Optimización de Diseño Robusto de Perfil Aerodinámico de Biplano Supersónico Utilizando un Método Eficiente de Análisis de Incertidumbre para Problemas Discontinuos
Autores: Hanazaki, Kyohei; Yamazaki, Wataru
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Optimización de Diseño Robusto de Perfil Aerodinámico de Biplano Supersónico Utilizando un Método Eficiente de Análisis de Incertidumbre para Problemas Discontinuos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Supersónico
Perfil aerodinámico de biplano
Interacciones de choque
Problemas discontinuos
Análisis de incertidumbre
Simulación de Monte Carlo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
El perfil aerodinámico del biplano supersónico de Busemann puede reducir la resistencia de onda a través de interacciones de choque a su número de Mach de flujo libre diseñado. Sin embargo, se produce un fenómeno de estrangulación con una disminución en el número de Mach de flujo libre, y el coeficiente de resistencia aumenta significativamente, lo que resulta en un problema aerodinámico con un cambio discontinuo en la función de rendimiento. En este estudio, se propone un método de análisis de incertidumbre, la simulación de Monte Carlo dividida e inexpensive (IMCS), para resolver problemas discontinuos de manera eficiente y se aplica al perfil aerodinámico del biplano de Busemann. En el IMCS dividido, el punto de discontinuidad se determina utilizando un método de muestreo simple. El espacio de entrada de incertidumbre se divide en el punto de discontinuidad detectado, y se construye un modelo sustituto para cada espacio. Se realizó un análisis de incertidumbre utilizando los modelos sustitutos construidos, y los resultados del IMCS dividido mostraron un acuerdo cualitativo con los de la simulación de Monte Carlo convencional, que es el método de análisis de incertidumbre más sencillo. Además, el IMCS dividido redujo significativamente el costo computacional del análisis de incertidumbre. Se realizó una optimización de diseño robusto del perfil aerodinámico del biplano supersónico utilizando el IMCS dividido, obteniendo diseños más robustos que el perfil aerodinámico del biplano de Busemann. Se confirmó la utilidad del IMCS dividido para el análisis de incertidumbre de problemas discontinuos.
Descripción
El perfil aerodinámico del biplano supersónico de Busemann puede reducir la resistencia de onda a través de interacciones de choque a su número de Mach de flujo libre diseñado. Sin embargo, se produce un fenómeno de estrangulación con una disminución en el número de Mach de flujo libre, y el coeficiente de resistencia aumenta significativamente, lo que resulta en un problema aerodinámico con un cambio discontinuo en la función de rendimiento. En este estudio, se propone un método de análisis de incertidumbre, la simulación de Monte Carlo dividida e inexpensive (IMCS), para resolver problemas discontinuos de manera eficiente y se aplica al perfil aerodinámico del biplano de Busemann. En el IMCS dividido, el punto de discontinuidad se determina utilizando un método de muestreo simple. El espacio de entrada de incertidumbre se divide en el punto de discontinuidad detectado, y se construye un modelo sustituto para cada espacio. Se realizó un análisis de incertidumbre utilizando los modelos sustitutos construidos, y los resultados del IMCS dividido mostraron un acuerdo cualitativo con los de la simulación de Monte Carlo convencional, que es el método de análisis de incertidumbre más sencillo. Además, el IMCS dividido redujo significativamente el costo computacional del análisis de incertidumbre. Se realizó una optimización de diseño robusto del perfil aerodinámico del biplano supersónico utilizando el IMCS dividido, obteniendo diseños más robustos que el perfil aerodinámico del biplano de Busemann. Se confirmó la utilidad del IMCS dividido para el análisis de incertidumbre de problemas discontinuos.