Constrained shape optimization of a compressor stator using evolutionary algorithms and continuous adjoint

Τσαχαλίδης, Αλέξιος; Tsachalidis, Alexios

dc.contributor.author	Τσαχαλίδης, Αλέξιος	el
dc.contributor.author	Tsachalidis, Alexios	en
dc.date.accessioned	2020-02-03T08:44:58Z
dc.date.available	2020-02-03T08:44:58Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49729
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17427
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	Βελτιστοποίηση	el
dc.subject	Συμπιεστής	el
dc.subject	Εξελικτικοί αλγόριθμοι	el
dc.subject	Σταθερή πτερύγωση	el
dc.subject	Συνεχής συζυγής μέθοδος	el
dc.subject	Optimization	en
dc.subject	Compressor	en
dc.subject	Evolutionary algorithms	en
dc.subject	Stator	en
dc.subject	Continuous adjoint method	en
dc.title	Constrained shape optimization of a compressor stator using evolutionary algorithms and continuous adjoint	en
dc.title	Βελτιστοποίηση μορφής της σταθερής πτερύγωσης συμπιεστή με περιορισμούς με χρήση εξελικτικών αλγορίθμων και τη συνεχή συζυγή μέθοδο	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βελτιστοποίηση	el
heal.classification	Optimization	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-10-02
heal.abstract	Η διπλωματική αυτή εργασία αφορά την εφαρμογή μεθόδων αεροδυναμικής βελτιστοποίησης μορφής πτερυγίων στη σταθερή πτερύγωση συμπιεστή του Πολυτεχνείου του Βερολίνου. Σκοπός της εργασίας είναι η σύγκριση και πιστοποίηση των αποτελεσμάτων του επιλύτη ροής PUMA με τα πειραματικά δεδομένα που είναι διαθέσιμα από το Πολυτεχνείο του Βερολίνου και η παρουσίαση των αποτελεσμάτων βελτιστοποίησης μορφής που πραγματοποιήθηκε με χρήση Εξελικτικών Αλγορίθμων και συγκεκριμένα του λογισμικού EASY, αλλά και με τη Συνεχή Συζυγή μεθόδο. Για την πραγματοποίηση των παραπάνω, η διαδικασία βελτιστοποίησης βασίστηκε σε λογισμικό που αναπτύχθηκε πλήρως στη ΜΠΥΡ&Β/ΕΜΠ, όπως ο επιλύτης ροής PUMA που τρέχει σε Κάρτες Γραφικών, το λογισμικό GMTurbo που παρέχει δυνατότητα παραμετροποίησης πτερυγίου με χρήση περιορισμένου αριθμού μεταβλητών σχεδιασμού, το λογισμικό βελτιστοποίησης με χρήση Εξελικτικών Αλγορίθμων EASY, ο επιλύτης της Συνεχούς Συζυγούς μεθόδου, το λογισμικό αντίστροφης παραμετροποίησης RPT που μετατρέπει το πλέγμα σε GMTurbo μορφή και το λογισμικό προσαρμογής επιφανειακού πλέγματος GAT το οποίο δημιουργεί πλέγμα γύρω από κάθε νέα CAD γεωμετρία, με κατάλληλη παραμόρφωση του αρχικού, προκειμένου να πραγματοποιηθούν προλέξεις του πεδίου ροής. Η εργασία συμπεριλαμβάνει τον προγραμματισμό κωδίκων για την επιβολή των κατασκευαστικών περιορισμών του προβλήματος και την επεξεργασία των αποτελεσμάτων. Η διαδικασία βελτιστοποίησης της μορφής των πτερυγίων της σταθερής πτερύγωσης εμπεριέχει απαιτητικούς κατασκευαστικούς περιορισμούς. Παρουσιάζονται αποτελέσματα της βελτιστοποίησης με Εξελικτικούς Αλγορίθμους, με και χωρίς να ληφθούν υπόψη οι περιορισμοί. Η διαδικασία βελτιώνει τις τιμές των συναρτήσεων στόχων λαμβάνοντας υπόψη και τους διαθέσιμους για τη διπλωματική εργασία υπολογιστικούς πόρους. Τέλος, χρησιμοποιείται η συνεχής συζυγής μέθοδος για τη δημιουργία του χάρτη ευαισθησίας που παρέχει τον τρόπο που πρέπει να διαφοροποιηθεί η μορφή των πτερυγίων για την επίτευξη των στόχων του προβλήματος αλλά και για την βελτιστοποίηση της μορφής των πτερυγίων με σημαντικά λιγότερο υπολογιστικό κόστος σε σχέση με τους Εξελικτικούς Αλγορίθμους.	el
heal.abstract	In this diploma thesis, turbomachinery blade shape aerodynamic optimization methods are applied in the open case of TU Berlin’s compressor stator. The purpose of this diploma thesis is to validate results computed by the PUMA CFD flow solver against experimental measurements performed at the TU Berlin and present solutions of the shape optimization performed by the Evolutionary Algorithm software EASY and the Continuous Adjoint Method. The optimization process is based on software entirely developed by PCOpt/NTUA, such as the CFD solver PUMA which runs on GPUs, the parameterization software GMTurbo which provides a complete representation of the blade, the Evolutionary Algorithm optimization software EASY, the Continuous Adjoint solver, the Reverse Parameterization Tool (RPT) that converts from a node-parameterized to an equivalent GMTurbo-parameterized blade and the surface Grid Adaptation Tool (GAT) which adjusts the initial surface CFD grid to the GMTurbo geometry, converting the GMTurbo-based blade representation to a CFD grid to perform CFD simulations. Next to them, codes for the purpose of handling the case’s manufacturing constraints and the post processing are programmed. At first, the Metamodel-Assisted Evolutionary Algorithm workflow is structured in order to optimize the shape of the blades of TU Berlin compressor stator. The optimization process is confined by manufacturing constraints. Shape optimization solutions for both the unconstrained and constrained cases are presented. The optimization provides satisfying improvements to the objective function values of the case by taking the computational budget allocated to this diploma thesis into consideration. Then, the continuous adjoint method to the PUMA CFD software is used to provide the sensitivity map that shows the way to change the blade shape and to optimize the shape of the blades of TU Berlin compressor stator with significantly less computational cost compared to Evolutionary Algorithms.	en
heal.advisorName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος
heal.committeeMemberName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος
heal.committeeMemberName	Μαθιουδάκης, Κωνσταντίνος
heal.committeeMemberName	Αρετάκης, Νικόλαος
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Θερμικών Στροβιλομηχανών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	107 σ.
heal.fullTextAvailability	false