Αεροδυναμική Βελτιστοποίηση Αεροτομής με χρήση της Συνεχούς Συζυγούς Μεθόδου στο OpenFOAM και Παραμετροποίηση μέσω Αρμονικών Συντεταγμένων

Χατζηγεωργίου, Δημήτριος; Chatzigeorgiou, Dimitrios

dc.contributor.author	Χατζηγεωργίου, Δημήτριος	el
dc.contributor.author	Chatzigeorgiou, Dimitrios
dc.date.accessioned	2018-02-21T11:41:31Z
dc.date.available	2018-02-21T11:41:31Z
dc.date.issued	2018-02-21
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46558
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.7972
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Υπολογιστική Μηχανική”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αεροδυναμική	el
dc.subject	Ρευστοδυναμική	el
dc.subject	Αρμονικές Συντεταγμένες	el
dc.subject	Συζυγής Μέθοδος	el
dc.subject	Υπολογιστική Μηχανική	el
dc.subject	Aerodynamics	en
dc.subject	Morphing Airfoils	el
dc.subject	CFD	el
dc.subject	Harmonic Coordinates	el
dc.subject	Adjoint Method	el
dc.title	Αεροδυναμική Βελτιστοποίηση Αεροτομής με χρήση της Συνεχούς Συζυγούς Μεθόδου στο OpenFOAM και Παραμετροποίηση μέσω Αρμονικών Συντεταγμένων	el
dc.title	Aerodynamic Optimization of an Airfoil using Continuous Adjoint Method in OpenFOAM αnd Parametrization using Harmonic Coordinates	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Υπολογιστική Ρευστομηχανική	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-10-31
heal.abstract	Οι συνεχώς αυξανόμενες περιβαλλοντικές απαιτήσεις σε συνδυασμό με την αύξηση στις τιμές των καυσίμων αλλά και την ανάπτυξη της τεχνολογίας, θα οδηγήσει σε ριζικές αλλαγές στον τομέα των αερομεταφορών τα επόμενα χρόνια. Επιπλέον οι απαιτήσεις των καταναλωτών για φθηνότερα, ταχύτερα και πιο άνετα ταξίδια έχει οδηγήσει τις κατασκευάστριες εταιρείες στην έρευνα για νέες τεχνολογικές λύσεις στο τομέα της αεροναυπηγικής. Στο στάδιο της μελέτης και της έρευνας βρίσκεται η ανάπτυξη νέων πτερύγων που θα αντικαταστήσουν τις υπεραντωτικές διατάξεις (highlift devices) με σκοπό τη μείωση του συντελεστή οπισθέλκουσας και του αεροδυναμικού θορύβου. Επιπλέον μειώνεται αισθητά και το βάρος λόγω απουσίας μεγάλου μέρους του μηχανισμού (τμήμα υπεραντωτικής διάταξης). Η επιπλέον άνωση που απαιτείται κατά την απογείωση και την προσγείωση θα γίνεται πλέον μέσω παραμόρφωσης της υπάρχουσας πτέρυγας με τη βοήθεια των έξυπνων υλικών. Ο όρος “έξυπνα” προσδίδεται στα υλικά όχι μόνο λόγω των χημικών ή/και συστατικών ιδιοτήτων τους αλλά και λόγω της σύνδεσής τους πλέον με προγράμματα software και αισθητήρες δίνοντας τους έτσι τη δυνατότητα να αλληλοεπιδρούν με το περιβάλλον τους αλλάζοντας χαρακτηριστικά ανάλογα με τις συνθήκες πτήσης. Στην εργασία αυτή εφαρμόζεται βελτιστοποίηση μορφής αεροτομής, με σκοπό την εύρεση της βέλτιστης γεωμετρίας στην οποία πρέπει να παραμορφωθεί. Στόχος της βελτιστοποίησης είναι η παραγωγή αντίστοιχου, ή καλύτερου, συντελεστή άνωσης από αυτόν που επιτυγχάνεται από την υπεραντωτική διάταξη στο πίσω μέρος της αεροτομής γνωστό και ως flap. Ωστόσο δεν λαμβάνονται υπόψη αντοχές των υλικών. Πραγματοποιήθηκε 2D ανάλυση για την εύρεση των πεδίων πίεσης και ταχύτητας ενώ χρησιμοποιήθηκε αιτιοκρατική βελτιστοποίηση με μέθοδο απότομης καθόδου (Steepest Descent Method). Ο υπολογισμός των παραγώγων ευαισθησίας έγινε με τη χρήση της συνεχούς συζυγούς μεθόδου (Continuous Adjoint Method) με μια εκδοχή της μεθόδου που αναπτύχθηκε στο OpenFOAM από τη ΜΠΥΡ&Β/ΕΜΠ. Για τη μετατόπιση των κόμβων του πλέγματος και της γεωμετρίας χρησιμοποιήθηκε η λογική των κλωβών ελέγχου με παραμετροποίηση τύπου αρμονικών συντεταγμένων (Harmonic Coordinates Method) η οποία και προγραμματίστηκε στο OpenFOAM.	el
heal.abstract	The increasing environmental requirements combined with rising fuel prices and the development of technology will lead to significant changes in the aviation sector, over the coming years. Moreover, consumer’s demands for cheaper, faster and more comfortable routes have led aerospace companies to search for new technological solutions in the field of aeronautics. At the stage of study and research is the development of new wings to replace high lift devices with the aim of reducing the drag coefficient and aerodynamic noise. In addition, the weight is significantly reduced due to the absence of a large part of the mechanism (part of the high lift device). The extra lift required during taking off and landing will now be done by deforming the existing wing with the aid of intelligent materials. The term "intelligent" is attributed to the materials not only because of their chemical and/or component properties, but also because of their connection with software and sensors, thus enabling them to interact with their environment by altering features according to flight conditions. In this work, optimization is applied to an airfoil to find the optimal geometry in which should be deformed. The aim of optimization is to produce a corresponding, or better, lift coefficient than that achieved by the high lift device at the rear of the airfoil, also known as flap. However, the strength of the materials is not considered. A 2D analysis was performed to compute flow fields while deterministic optimization method (steepest descent) was used. The computation of sensitivity derivatives was done using the Continuous Adjoint Method developed by the Pcopt/NTUA in OpenFOAM. The displacement of mesh nodes and geometry was based on the Harmonic Coordinates Method and programmed in OpenFOAM	en
heal.advisorName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος	el
heal.committeeMemberName	Βουτσινάς, Σπυρίδων	el
heal.committeeMemberName	Ριζιώτης, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	true