Optimización de Múltiples Fidelidades de un Ala de Aeronave Compuesta Sujeta a Restricciones Estructurales y Aeroelásticas
Autores: Kafkas, Angelos; Kilimtzidis, Spyridon; Kotzakolios, Athanasios; Kostopoulos, Vassilis; Lampeas, George
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Optimización de Múltiples Fidelidades de un Ala de Aeronave Compuesta Sujeta a Restricciones Estructurales y Aeroelásticas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Optimización
Eficiencia
Algoritmos
Parámetros
Herramientas de fidelidad variable
Marco de multi-fidelidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
La optimización eficiente es un requisito previo para realizar todo el potencial de una estructura aeronáutica. El éxito de un marco de optimización está predominantemente influenciado por la capacidad de capturar toda la física relevante. Además, una alta eficiencia computacional permite un mayor número de ejecuciones durante el proceso de optimización del diseño para apoyar la toma de decisiones. La eficiencia se puede mejorar mediante la selección de algoritmos altamente optimizados y reduciendo la dimensionalidad del problema de optimización al formularlo utilizando un número finito de parámetros significativos. Se utilizan comúnmente una plétora de herramientas de fidelidad variable, dictadas por cada etapa de diseño, que van desde métodos de alta fidelidad costosos hasta métodos de baja fidelidad y bajo costo. Desafortunadamente, a pesar de los tiempos de solución rápidos, un marco de optimización que utiliza herramientas de baja fidelidad no captura necesariamente el problema físico con precisión. Al mismo tiempo, los métodos de solución de alta fidelidad incurren en un costo computacional muy alto. Con el objetivo de cerrar la brecha y combinar lo mejor de ambos mundos, se construyó un marco de optimización de multifidelidad en este artículo de investigación. En nuestro enfoque, los módulos de baja fidelidad y especialmente la representación estructural de la metodología de placa equivalente, capaces de reducir drásticamente el tiempo computacional asociado, forman la columna vertebral del marco de optimización y un optimizador MIDACO se encarga de proporcionar un diseño optimizado inicial. Los módulos de mayor fidelidad se emplean luego para explorar posibles ganancias adicionales en el rendimiento. El marco desarrollado se aplicó a un ala de avión de referencia. Como se demostró, se obtuvo una reducción de masa razonable para una configuración actual de última generación.
Descripción
La optimización eficiente es un requisito previo para realizar todo el potencial de una estructura aeronáutica. El éxito de un marco de optimización está predominantemente influenciado por la capacidad de capturar toda la física relevante. Además, una alta eficiencia computacional permite un mayor número de ejecuciones durante el proceso de optimización del diseño para apoyar la toma de decisiones. La eficiencia se puede mejorar mediante la selección de algoritmos altamente optimizados y reduciendo la dimensionalidad del problema de optimización al formularlo utilizando un número finito de parámetros significativos. Se utilizan comúnmente una plétora de herramientas de fidelidad variable, dictadas por cada etapa de diseño, que van desde métodos de alta fidelidad costosos hasta métodos de baja fidelidad y bajo costo. Desafortunadamente, a pesar de los tiempos de solución rápidos, un marco de optimización que utiliza herramientas de baja fidelidad no captura necesariamente el problema físico con precisión. Al mismo tiempo, los métodos de solución de alta fidelidad incurren en un costo computacional muy alto. Con el objetivo de cerrar la brecha y combinar lo mejor de ambos mundos, se construyó un marco de optimización de multifidelidad en este artículo de investigación. En nuestro enfoque, los módulos de baja fidelidad y especialmente la representación estructural de la metodología de placa equivalente, capaces de reducir drásticamente el tiempo computacional asociado, forman la columna vertebral del marco de optimización y un optimizador MIDACO se encarga de proporcionar un diseño optimizado inicial. Los módulos de mayor fidelidad se emplean luego para explorar posibles ganancias adicionales en el rendimiento. El marco desarrollado se aplicó a un ala de avión de referencia. Como se demostró, se obtuvo una reducción de masa razonable para una configuración actual de última generación.