Συνεισφορά στη συνεχή συζυγή μέθοδο με εφαρμογές στη βελτιστοποίηση μορφών σε τυρβώδεις ροές

Σκαμάγκης, Θεμιστοκλής; Skamagkis, Themistoklis

dc.contributor.author	Σκαμάγκης, Θεμιστοκλής	el
dc.contributor.author	Skamagkis, Themistoklis	en
dc.date.accessioned	2019-07-03T08:49:37Z
dc.date.available	2019-07-03T08:49:37Z
dc.date.issued	2019-07-03
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48969
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9543
dc.rights	Default License
dc.subject	Υπολογιστική Ρευστομηχανική	el
dc.subject	Βελτιστοποίηση Μορφής	el
dc.subject	Συνεχής συζυγής μέθοδος	el
dc.subject	Συναρτήσεις τοίχου	el
dc.subject	Τυρβώδεις ροές	el
dc.subject	Computational fluid mechanics	en
dc.subject	Shape optimization	el
dc.subject	Continuous adjoint method	el
dc.subject	Wall functions	el
dc.subject	Turbulent flows	el
dc.title	Συνεισφορά στη συνεχή συζυγή μέθοδο με εφαρμογές στη βελτιστοποίηση μορφών σε τυρβώδεις ροές	el
dc.title	Contribution to the continuous adjoint method applied to shape optimization in turbulent flows	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Υπολογιστική Ρευστομηχανική	el
heal.classification	Βελτιστοποίηση Μορφής	el
heal.classification	Computational Fluid Mechanics	en
heal.classification	Shape Optimization	el
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-01-21
heal.abstract	Σκοπός της μεταπτυχιακής εργασίας είναι πρωτίστως η διερεύνηση των δυνατοτήτων του υπάρχοντα συνεχούς συζυγούς επιλύτη σε εφαρμογές που αφορούν τη βελτιστοποίηση αεροδυναμικών μορφών σε πλέγματα όπως αυτά που χρησιμοποιούνται για την πρόλεξη τυρβωδών ροών με χρήση συναρτήσεων τοίχου, και, στη συνέχεια, η συνεισφορά στην επέκταση του συνεχούς συζυγούς επιλύτη με σκοπό τη βελτίωση της ακρίβειας των παραγώγων ευαισθησίας. Ο επιλύτης της συζυγούς ροής έχει αναπτυχθεί κατά την τελευταία 15ετία από τη ΜΠΥΡΒ/ΕΜΠ σε περιβάλλον OpenFOAM. Πραγματοποιούνται εφαρμογές σε προβλήματα εξωτερικής και εσωτερικής αεροδυναμικής για ασυμπίεστες ροές. Η μοντελοποίηση της τύρβης έγινε με το μοντέλο των Spalart-Allmaras κάνοντας χρήση συναρτήσεων τοίχου, χρησιμοποιώντας κατάλληλα (όχι ιδιαίτερα πυκνά) πλέγματα, αυτά που συνήθως αναφέρονται ως πλέγματα υψηλών αριθμών Reynolds της τύρβης. Η μαθηματική διατύπωση του συζυγούς του μοντέλου Spalart-Allmaras παρουσιάζει ιδιαίτερες δυσκολίες που προκύπτουν από τη διαφόριση της συνάρτησης τοίχου και την ενσωμάτωση της επονομαζόμενης συζυγούς συνάρτησης τοίχου. Αρχικά, γίνεται επικύρωση του συζυγούς επιλύτη με σύγκριση παραγώγων ευαισθησίας που υπολογίζονται με τη συζυγή μέθοδο έναντι πεπερασμένων διαφορών. ΄Επειτα, γίνεται βελτιστοποίηση μεμονωμένης αεροτομής με στόχο τη μεγιστοποίηση της άνωσης και ελαχιστοποίηση οπισθέλκουσας και αγωγών, συμπεριλαμβανομένης και μιας βιομηχανικής εφαρμογής (της αυτοκινητοβιομηχανίας), με στόχο την ελάχιστη πτώση ολικής πίεσης μεταξύ εισόδου και εξόδου. Επίσης, γίνεται διερεύνηση των αποτελεσμάτων από την εφαρμογή μιας ανώτερης τάξης, από την υφιστάμενη στο OpenFOAM, οριακής συνθήκης για την πίεση η οποία, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, μπορεί να επιδράσει θετικά στη σύγκλιση των συζυγών εξισώσεων. Εδώ, πέρα από τη σύγκλιση διερευνάται, και η επίπτωση που έχει στην ακρίβεια των παραγώγων ευαισθησίας. Τέλος, επανεξετάζεται η έκφραση των παραγώγων ευαισθησίας, η οποία περιλαμβάνει όρους που προέρχονται από τη διαφόριση της συνάρτησης τοίχου, με έμφαση στην επίδραση ενός από τους όρους που την αποτελούν.	el
heal.abstract	The scope of this thesis is to, ﬁrstly, investigate the existing continuous adjoint solver’s capabilities in shape optimization problems concerning turbulent ﬂows in simulations carried out using high-Re meshes, and secondly, to investigate possible extensions of the formulation/code in order to improve the accuracy of the computed sensitivity derivatives (SD). The adjoint solver has been developed by the PCOpt/NTUA within the OpenFOAM framework. Applications are performed in external and internal aerodynamics, for incompressible ﬂows. Turbulence was modelled using the Spalart-Allmaras turbulence model alongside Spalding’s one-equation formula for the near-wall modelling of the ﬂow on coarse (high-Re) meshes. The formulation of the adjoint to the high-Re SpalartAllmaras turbulence model shows signiﬁcant diﬃculties with regards to the diﬀerentiation of the wall function and the derivation and eﬀective implementation of the so-called adjoint wall function. First, the adjoint solver is evaluated by comparing SD computed with the adjoint method against reference values computed using ﬁnite diﬀerences. Then, shape optimization is performed for an isolated airfoil, tagreting lift maximization and drag minimization as well as, ducts, including an industrial application (automotive application), targeting minimization of total pressure losses between the inlet and outlet. Also, the application of a boundary condition for the primal pressure, referenced in the literature as having positive a eﬀect on the convergence of the adjoint equations, is tested. Finally, the SD expression, which contains terms resulting from the diﬀerentiation of the wall function, is revisited and the eﬀect of a speciﬁc geometric term in the SD is investigated.	en
heal.advisorName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος Χ.	el
heal.committeeMemberName	Βουτσινάς, Σπυρίδων	el
heal.committeeMemberName	Ριζιώτης, Βασίλης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Μονάδα Παράλληλης Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής και Βελτιστοποίησης	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	102 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true