Ανάπτυξη λογισμικού για Βελτιστοποίηση Γεωμετρίας
Αεροτομών με τη Συνεχή Συζυγή Μέθοδο

Dimos, Dimitrios; Δήμος, Δημήτριος

dc.contributor.author	Dimos, Dimitrios
dc.contributor.author	Δήμος, Δημήτριος
dc.date.accessioned	2022-01-28T19:23:57Z
dc.date.available	2022-01-28T19:23:57Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54455
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22153
dc.rights	Default License
dc.subject	Ρευστοδυναμική	el
dc.subject	Συζυγής Μέθοδος	el
dc.subject	Αεροτομή	el
dc.subject	Βελτιστοποίηση	el
dc.subject	Ανάπτυξη Λογισμικού	el
dc.subject	CFD	en
dc.subject	Optimization	el
dc.subject	Airfoil	el
dc.subject	Adjoint	el
dc.subject	Code Developement	el
dc.title	Ανάπτυξη λογισμικού για Βελτιστοποίηση Γεωμετρίας Αεροτομών με τη Συνεχή Συζυγή Μέθοδο	el
dc.title	Software Development for the Shape Optimization of Airfoils using the Continuous Adjoint Method	en
dc.contributor.department	Μονάδα Παράλληλης Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής και Βελτιστοποίησης	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Mechanical Engineering	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-14
heal.abstract	This dimploma thesis aims at the programming of a Gradient-Based shape opti- mization software for airfoils using the continuous adjoint method, in its Enchanced Surface Integral, E-SI, form, as already proposed by the Parallel CFD & Optimiza- tion Unit (PCOpt) of NTUA. The flow is simulated by solving the Euler equations on an unstructured grid, based on finite volume vertex-centered approach. After the engineer defines the objective function, the adjoint field can be computed simi- larly to the flow-field itself. Thus, the software is able to compute the sensitivity derivatives with respect to the design variables parameterizing the shape of the air- foil. Using these derivatives, the design variables are iteratively updated in order to improve the objective function’s value by changing the airfoil shape. Furthermore, a parametric analysis has been made with the goal of finding the most efficient and accurate parameter set for the optimization proccess. Different numerical schemes, such as Flux Vector Splitting and Roe’s Approximate Riemann Solver in conservative and non-conservative form have been applied. Moreover, first and second order schemes have been implemented by also implementing the Van- Leer Van-Albada Limiter. Additionally, different grid densities have been used in order to investigate their effect. Last but not least, the continous adjoint (Severed) SI and Enchanced SI (E-SI) methods are compared with respect to the accuracy of the shape’s sensitivity derivatives. This parametric analysis has been applied for three different airfoils, NACA 4412, RAE 2822 and FAUVEL for different free- stream conditions. As a next step, the software is evaluated by comparing the adjoint sensitivity derivatives with those resulting from the second-order Finite Difference scheme. Then, a proper parameter set is extracted that gives accurate and cost-efficient results. On the account of that, objective functions have been chosen, concerning the increase of lift coefficient for airfoil optimizations.	en
heal.abstract	Η διπλωματική αυτή εργασία αποσκοπεί στη δημιουργία ενός λογισμικού αιτιοκρατι- κής βελτιστοποίησης με τη συνεχή συζυγή μέθοδο διατυπωμένη σύμφωνα με την E-SI τεχνική που έχει προταθεί από την ερευνητική ομάδα της Μονάδας Παράλληλης Υπολο- γιστικής Ρευστοδυναμικής & Βελτιστοποίησης του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Η πρόλεξη της ροής υλοποιείται με την αριθμητική επίλυση των εξισώσεων Euler σε μη δομημένο πλέγμα και τη κεντρο-κομβική διατύπωση πεπερασμένων όγκων. Αφού ο μηχανικός επιλέξει τη συνάρτηση-στόχο, πραγματοποιείται ο υπολογισμός του συζυ- γούς πεδίου με τρόπο παρόμοιο με αυτόν της πρόλεξης της ροής. ΄Ετσι, το λογισμικό υπολογίζει τις παραγώγους ευαισθησίας ως προς τις μεταβλητές σχεδιασμού της αερο- τομής. Με τη χρήση των παραγώγων αυτών, οι μεταβλητές σχεδιασμού μεταβάλλουν τις τιμές τους, ώστε να βελτιωθεί η τιμή της συνάρτησης-στόχου. ΄Ετσι, αλλάζει και το σχήμα της αεροτομής. Επίσης, πραγματοποιείται παραμετρική ανάλυση με σκοπό την εύρεση των κατάλληλων ρυθμίσεων για τη μείωση του κόστους και αύξηση της ποιότητας των αποτελεσμάτων κατά τη βελτιστοποίηση. Χρησιμοποιούνται διαφορετικά αριθμητικά σχήματα επίλυσης της φυσικής και της συζυγούς ροής, όπως το Flux Vector Splitting και ο επιλύτης Roe’s Approximate Riemann σε συντηρητική και μη-συντηρητική μορφή. Ακόμα, συγκρίνεται η χρήση πρώτης και δεύτερης τάξης ακριβεια σχημάτων διακριτοποίησης, καθώς και ο περιοριστής Van-Leer Van-Albada. Επιπλέον, εξετάζεται η επίδραση της πυκνότητας του πλέγματος, ώστε να γίνει αντιληπτή η επίδραση της στα αποτελέσματα. Μια ακόμα παράμετρος που μελετάται είναι η χρήση διαφόρων μεθόδων της συζυγο- ύς συνάρτησης. Συγκεκριμένα τα αποτελέσματα του E-SI συγκρίνονται με εκείνα το Severed SI. Η παραμετρική αυτή ανάλυση εφαρμόζεται σε τρεις αεροτομές, τη NACA 4412, τη RAE 2822 και τη FAUVEL, σε διαφορετικές συνθήκες αδιατάρακτης ροής, έτσι ώστε τα συμπεράσματα να είναι πιο γενικά. Σε επόμενο βήμα, πιστοποιείται η ακρίβεια του λογισμικού, συγκρίνοντας τις παρα- γώγους ευαισθησίας με αυτές που προκύπτουν από τις δεύτερης τάξης ακρίβειας Πεπε- ρασμένες Διαφορές. Καθορίζονται κατάλληλες ρυθμίσεις, ωστε ο κώδικας να παράγει αξιόπιστα και οικονομικά αποτελέσματα. Τέλος, επιλέγονται συναρτήσεις-στόχοι που σχετίζονται με την αύξηση του συντελεστή άνωσης σε τρεις αεροτομές.	el
heal.advisorName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος
heal.committeeMemberName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος
heal.committeeMemberName	Αρετάκης, Νικόλαος
heal.committeeMemberName	Μαθιουδάκης, Κωνσταντίνος
heal.academicPublisher	Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	101
heal.fullTextAvailability	false