Optimización de Forma Aerodinámica Usando CAD Paramétrico y Adjunto Discreto
Autores: Agarwal, Dheeraj; Marques, Simão; Robinson, Trevor T.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Optimización de Forma Aerodinámica Usando CAD Paramétrico y Adjunto Discreto
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Marco de optimización
Sistema CAD
Solucionador CFD
Sensibilidades geométricas
Deformación de malla
Reducción de arrastre
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un marco de optimización basado en un sistema CAD de código abierto y un solucionador CFD. En este trabajo, se obtienen soluciones de flujo de alta fidelidad y sensibilidades de superficie utilizando las formulaciones adjuntas primales y discretas. Este documento muestra el uso directo de modelos CAD para la optimización mediante el desarrollo de una interfaz de programación de aplicaciones del sistema CAD y la creación de un enlace entre el análisis CAD-MESH-CFD. Se introduce una metodología para obtener sensibilidades geométricas, lo que permite el cálculo de gradientes precisos con respecto a las variables CAD y la deformación de la malla de análisis durante el proceso de optimización. Esta metodología garantiza que la nueva malla de superficie se sitúe exactamente sobre la geometría CAD. El marco de optimización se aplica a un ala rectangular y a una configuración de aerofoil de alta sustentación de tres secciones derivada de la configuración NASA CRM-HL. Ambas geometrías se crean utilizando FreeCAD. Los objetivos de rendimiento son disminuir la resistencia mientras se restringe la sustentación a un valor deseado. La distribución de torsión del ala se parametrizó dentro del sistema CAD, permitiendo la minimización de la resistencia inducida al obtener una distribución de sustentación casi elíptica. Para la configuración de alta sustentación, la posición y rotación del flaps y slats se parametrizaron con respecto a la sección original; las posiciones optimizadas finales producen una reducción de resistencia de aproximadamente el 16.5%. Estos resultados muestran que la parametrización CAD se puede utilizar de manera confiable para obtener óptimos eficientes mientras se opera directamente sobre las geometrías CAD.
Descripción
Este documento presenta un marco de optimización basado en un sistema CAD de código abierto y un solucionador CFD. En este trabajo, se obtienen soluciones de flujo de alta fidelidad y sensibilidades de superficie utilizando las formulaciones adjuntas primales y discretas. Este documento muestra el uso directo de modelos CAD para la optimización mediante el desarrollo de una interfaz de programación de aplicaciones del sistema CAD y la creación de un enlace entre el análisis CAD-MESH-CFD. Se introduce una metodología para obtener sensibilidades geométricas, lo que permite el cálculo de gradientes precisos con respecto a las variables CAD y la deformación de la malla de análisis durante el proceso de optimización. Esta metodología garantiza que la nueva malla de superficie se sitúe exactamente sobre la geometría CAD. El marco de optimización se aplica a un ala rectangular y a una configuración de aerofoil de alta sustentación de tres secciones derivada de la configuración NASA CRM-HL. Ambas geometrías se crean utilizando FreeCAD. Los objetivos de rendimiento son disminuir la resistencia mientras se restringe la sustentación a un valor deseado. La distribución de torsión del ala se parametrizó dentro del sistema CAD, permitiendo la minimización de la resistencia inducida al obtener una distribución de sustentación casi elíptica. Para la configuración de alta sustentación, la posición y rotación del flaps y slats se parametrizaron con respecto a la sección original; las posiciones optimizadas finales producen una reducción de resistencia de aproximadamente el 16.5%. Estos resultados muestran que la parametrización CAD se puede utilizar de manera confiable para obtener óptimos eficientes mientras se opera directamente sobre las geometrías CAD.