Optimización Aerodinámica No Intrusiva de Forma con un Método de Región de Confianza Basado en POD-DEIM
Autores: Marques, Simão; Kob, Lucas; Robinson, Trevor T.; Yao, Weigang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Optimización Aerodinámica No Intrusiva de Forma con un Método de Región de Confianza Basado en POD-DEIM
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estrategia
Modelos de orden reducido
Optimización de forma aerodinámica
Método DEIM
Dinámica de fluidos computacional
Algoritmo de región de confianza
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo presenta una estrategia para construir modelos de orden reducido adecuados para la optimización de formas aerodinámicas, resultando en un marco de optimización multifidelidad. Se emplea un modelo de orden reducido (ROM) basado en un método de interpolación empírica discreta (DEIM) en lugar de solucionadores de dinámica de fluidos computacional (CFD) para un modelado aerodinámico rápido y no lineal. El DEIM construye un conjunto de puntos de interpolación que le permite reconstruir los campos de flujo a partir de conjuntos de bases obtenidas mediante la descomposición ortogonal adecuada de una matriz de instantáneas. El modelo aerodinámico de orden reducido se completa introduciendo una función de mapeo no lineal entre la deformación de la superficie y los puntos de interpolación DEIM. El problema de optimización es gestionado por un algoritmo de región de confianza que vincula los solucionadores de múltiples fidelidades, con cada subproblema resuelto utilizando un algoritmo basado en gradientes. El espacio de diseño está inicialmente restringido; a medida que evoluciona la trayectoria de optimización, nuevas muestras enriquecen el ROM. La metodología propuesta se evalúa utilizando una serie de casos de prueba viscosa transónica basados en configuraciones de alas. Los resultados muestran que para casos con un número moderado de variables de diseño, el enfoque propuesto es competitivo con métodos basados en gradientes de última generación; además, el uso de la metodología de región de confianza mitiga la probabilidad de que el optimizador converja a mínimos locales más superficiales.
Descripción
Este trabajo presenta una estrategia para construir modelos de orden reducido adecuados para la optimización de formas aerodinámicas, resultando en un marco de optimización multifidelidad. Se emplea un modelo de orden reducido (ROM) basado en un método de interpolación empírica discreta (DEIM) en lugar de solucionadores de dinámica de fluidos computacional (CFD) para un modelado aerodinámico rápido y no lineal. El DEIM construye un conjunto de puntos de interpolación que le permite reconstruir los campos de flujo a partir de conjuntos de bases obtenidas mediante la descomposición ortogonal adecuada de una matriz de instantáneas. El modelo aerodinámico de orden reducido se completa introduciendo una función de mapeo no lineal entre la deformación de la superficie y los puntos de interpolación DEIM. El problema de optimización es gestionado por un algoritmo de región de confianza que vincula los solucionadores de múltiples fidelidades, con cada subproblema resuelto utilizando un algoritmo basado en gradientes. El espacio de diseño está inicialmente restringido; a medida que evoluciona la trayectoria de optimización, nuevas muestras enriquecen el ROM. La metodología propuesta se evalúa utilizando una serie de casos de prueba viscosa transónica basados en configuraciones de alas. Los resultados muestran que para casos con un número moderado de variables de diseño, el enfoque propuesto es competitivo con métodos basados en gradientes de última generación; además, el uso de la metodología de región de confianza mitiga la probabilidad de que el optimizador converja a mínimos locales más superficiales.