×
哈米德·卡巴西安。;Brian C.弗迈尔。

使用大涡模拟进行无梯度气动形状优化。 （英语） Zbl 1521.76221号

计算。流体 232，文章ID 105185，13 p.（2022）.
总结：在本文中，我们演示了使用大涡模拟（LES）和网格自适应直接搜索（MADS）优化算法进行无梯度气动形状优化的能力。我们首先概述了使用LES执行基于梯度的优化所面临的挑战，特别是伴随的混沌发散。然后，我们引入了动态多项式近似（DPA）程序，该程序允许根据MADS使用的轮询大小增加或减少流解算器使用的高阶解多项式表示。这允许使用低保真度模拟快速收敛到最佳设计空间，然后在接近最佳设计点时自动过渡到高保真度仿真。我们演示了MADS在优化简单混沌问题，特别是Lorenz系统时的实用性。然后，我们演示了DPA在低雷诺数SD7003翼型气动优化中的用途，强调了二进制DPA方法的优点。最后，我们对湍流SD7003翼型进行了气动优化，最终设计的平均升阻比相对于实验数据增加了32%，表明使用LES和MADS进行形状优化对于气动设计是可行的。

引用于三文件

MSC公司：

76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟

关键词：

优化;无梯度法;大涡模拟;混沌系统;湍流

软件：

DAFoam公司;开放式泡沫;埃尔莎;PyFR公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{H.R.Karbasian}和\textit{B.C.Vermeire}，计算。液体232，文章ID 105185，13 p.（2022；Zbl 1521.76221）
全文： DOI程序

参考文献：

[1] 斯金纳，S.N。；Zare-Behtash，H.，空气动力学形状优化方法的最新发展，应用软件计算，62933-962（2018）
[2] 斯洛特尼克，J。；Khodadoust，A。；阿隆索，J。；Darmofal博士。；格罗普，W。；鲁里，E。；Mavrilis，D.，《2030年CFD愿景研究：革命性计算空气科学之路》（2014）
[3] Zingg，D.W。；内梅克，M。；Pulliam，T.H.，《应用于空气动力学优化的遗传算法和基于梯度的算法的比较评估》，《欧洲计算力学杂志》，17，1-2，103-126（2008）·Zbl 1292.76062号
[4] 和歌山，S。；Kroo，I.，使用多学科优化的亚音速机翼平面设计，J Aircr，32，4，746-753（1995）
[5] Ning，S.A。；Kroo，I.，《机翼和翼尖装置设计中的多学科考虑》，J Aircr，47，2，534-543（2010）
[6] Sobieszczanski-Sobieski，J。；Haftka，R.T.，《多学科航空航天设计优化：最新发展综述》，结构优化，14，1，1-23（1997）
[7] Wunderlich，T.F.，考虑静态气动弹性的商用飞机多学科机翼优化，CEAS Aeronaut J，6，3，407-427（2015）
[8] Goldberg，D.E.，《遗传算法》（2006），印度培生教育
[9] Schmitt，L.M.，《遗传算法理论II：种群的字符串张量表示上的遗传算子模型以及在缩放下任意适应度函数收敛到全局最优解》，《理论计算科学》，310，1-3，181-231（2004）·Zbl 1071.68100号
[10] 斯特劳伯，G.M。；Zingg，D.W.，《气动形状优化中局部最优风险的评估》，美国航空航天协会J，1-13（2020）
[11] 普尔，D.J。；艾伦，C.B。；Rendall，T.，局部和全局约束空气动力学形状优化的比较，（第32届美国航空航天局应用空气动力学会议（2014）），3223
[12] 潘迪亚，M.J。；Baysal，O.，使用交替方向隐式方法的基于梯度的气动形状优化，J Aircr，34，3，346-352（1997）
[13] A.詹姆逊。；Kim，S.，气动外形优化问题伴随梯度公式的简化，AIAA J，41，11，2114-2129（2003）
[14] 承运人G。；Destarac，D。；杜蒙特，A。；Meheut，M。；萨拉赫·埃尔丁，I。；J.彼得。；Ben Khelil，S。；J·布雷齐隆。；Pestana，M.，利用elsa软件进行基于梯度的空气动力学优化，（第52届航空航天科学会议（2014）），0568
[15] 吕，Z。；Kenway，G.K。；Martins，J.R.，通用研究模型机翼基准的气动外形优化研究，美国航空航天协会J，53，4，968-985（2015）
[16] Martins，J.R。；阿隆索，J.J。；Reuther，J.J.，高保真气动结构设计的耦合伴随灵敏度分析方法，光学工程，6，1，33-62（2005）·Zbl 1145.76418号
[17] Xu，Z。；Xia，J.，基于连续伴随法的柔性机翼气动优化，国际航空工程杂志，2016（2016）
[18] Pironneau，O.，《流体力学中的优化设计》，《流体机械杂志》，64，1，97-110（1974）·Zbl 0281.76020号
[19] Gauger，N。；Brezillon，J.，《气动外形优化中的连续伴随方法》，（MEGAFLOW-飞机设计的数值流模拟（2005），Springer），181-193·Zbl 1273.76312号
[20] 罗，J。；熊，J。；刘凤，利用连续伴随法进行气动设计优化，科学与机械学报，57，7，1363-1375（2014）
[21] Sivanandam，S。；Deepa，S.，遗传算法，（遗传算法导论（2008），Springer），15-37·Zbl 1129.90001号
[22] Praveen，C。；Duvigneau，R.，《使用元模型和不精确预评估的低成本粒子群优化算法：在气动外形设计中的应用》，计算方法应用机械工程，198，9-12，1087-1096（2009）·Zbl 1229.74112号
[23] Wang，Y.Y。；张，B.Q。；Chen，Y.C.，基于改进粒子群优化方法的鲁棒翼型优化，应用数学力学，32，10，1245（2011）·Zbl 1329.76306号
[24] Zhang，Y。；王，S。；Ji，G.，《粒子群优化算法及其应用综述》，《数学问题工程》，2015（2015）·兹比尔1394.90588
[25] 哈桑，R。；科哈尼姆，B。；De Weck，O。；Venter，G.，《粒子群优化和遗传算法的比较》，（第46届AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC结构、结构动力学和材料会议（2005）），1897年
[26] Grosan，C。；亚伯拉罕。；Nicola，M.，《使用混合粒子子群和进化算法的搜索优化》，国际模拟系统科学技术杂志，6，10，60-79（2005）
[27] 何，P。；马德尔，C.A。；Martins，J.R。；Maki，K.J.，DAfoam：使用openFOAM进行多学科设计优化的开源伴随框架，AIAA J，58，3，1304-1319（2020）
[28] Shi，Y。；马德，C.A。；He，S。；Halila，G.L。；Martins，J.R.，使用离散伴随方法的自然层流翼型优化设计，AIAA J，58，11，4702-4722（2020）
[29] 布洛尼根，P.J。；王，Q。；尼尔森，E.J。；Diskin，B.，二维机翼周围混沌流动的最小二乘阴影敏感性分析，AIAA J，56，2，658-672（2018）
[30] 王，Q。；胡，R。；Blonigan，P.，混沌极限环振荡的最小二乘阴影敏感性分析，计算物理杂志，267，210-224（2014）·Zbl 1349.37082号
[31] 布洛尼根，P.J。；费尔南德斯，P。；穆尔曼，S.M。；王，Q。；里加斯，G。；Magri，L.，《朝向LES的混沌伴随》（2017），arXiv预印本arXiv:1702.06809
[32] 巴赫拉米，S。；部落，C。；von Fellenberg，S。；Vu，T。；Guibault，F.，混流式水轮机转轮叶片的高保真度设计优化，（国际油污保护协会系列会议：地球与环境科学，第22卷（2014），国际油污保护协会出版），文章012029 pp。
[33] 巴赫拉米，S。；部落，C。；德瓦尔斯，C。；Vu，T。；Guibault，F.，使用多目标网格自适应直接搜索算法对水轮机转轮叶片进行多精度形状优化，应用数学模型，40，2，1650-1668（2016）·Zbl 1446.76009号
[34] Yang，W.，《使用计算流体动力学和无导数优化的Fontan手术设计》（2012年），加州大学圣地亚哥分校（博士论文）
[35] Marsden，A.L。；王，M。；丹尼斯·J。；Moin，P.，《使用无导数优化和大涡模拟降低后缘噪声》，《流体力学杂志》，57213-36（2007）·Zbl 1145.76044号
[36] Marsden，A.L。；王，M。；Mohammadi，B。；Moin，P.，气动噪声控制的形状优化，湍流研究中心年度简报（2001），241-47
[37] F.D.威瑟顿。；Farrington，A.M。；Vincent，P.E.，PyFR：使用通量重建方法解决流架构上平流-扩散型问题的开源框架，Comput Phys Comm，185，113028-3040（2014）·Zbl 1348.65005号
[38] Huynh，H.T.，高阶格式的通量重建方法，包括间断Galerkin方法，（第18届AIAA计算流体动力学会议（2007）），4079
[39] 佛梅尔，公元前。；F.D.威瑟顿。；Vincent，P.E.，《论GPU加速的高阶方法在非定常流模拟中的效用：与行业标准工具的比较》，J Comput Phys，334497-521（2017）
[40] 佛梅尔，公元前。；Nadarajah，S。；Tucker，P.G.，通过重建方案使用高阶校正程序进行隐式大涡模拟，《国际数值方法流体》，82，5，231-260（2016）
[41] 佩雷拉，C.A。；Vermeire，B.C.，隐式大涡模拟的高阶元素类型的谱特性，科学计算杂志，85，2，1-38（2020）·Zbl 1457.65236号
[42] 佛梅尔，公元前。；Vincent，P.E.，《关于隐式大涡模拟的能量稳定通量重建方案的特性》，《计算物理杂志》，327368-388（2016）·Zbl 1373.76066号
[43] Audet，C。；Dennis，J.E.，用于约束优化的网格自适应直接搜索算法，SIAM J Optim，17，1，188-217（2006）·Zbl 1112.90078号
[44] 库佩，身份证。；Price，C.J.，《关于无约束优化中基于网格方法的收敛性》，SIAM J Optim，11，4，859-869（2001）·Zbl 1035.90107号
[45] 奥德特，C。；萨瓦德，G。；Zghal，W.，多目标优化的网格自适应直接搜索算法，欧洲Oper Res杂志，204,3545-556（2010）·Zbl 1181.90137号
[46] Audet，C。；Hare，W.，《无导数和黑箱优化》（2017），施普林格出版社·Zbl 1391.90001号
[47] Uranga，A。；佩尔松，P.-O。；Drela，M。；Peraire，J.，翼型和机翼过渡流动的隐式大涡模拟，（第19届AIAA计算流体动力学（2009），美国航空航天研究所），4131
[48] 费尔南德斯，P。；Wang，Q.，Lyapunov NACA 0012翼型周围分离流谱及其对数值离散化的依赖性，J Compute Phys，350，453-469（2017）·Zbl 1380.76014号
[49] 贝克，A.D。；Bolemann，T。；弗拉德·D。；弗兰克，H。；Gassner，G.J。；辛登朗，F。；Munz，C.-D.，过渡流和湍流模拟的高阶非连续Galerkin谱元方法，国际数值方法流体，76，8，522-548（2014）
[50] Selig，M.S.，低速翼型数据总结（1995），SOARTECH出版物
[51] Reist，T.A.（雷斯特，T.A.）。；Koo，D。；Zingg，D.W。；波鸿，P。；卡斯通圭，P。；Leblond，D.，飞机翼身优化气动外形优化方法的交叉验证，AIAA J，58，6，2581-2595（2020）
[52] 普尔，D.J。；艾伦，C.B。；Rendall，T.，基于控制点的气动形状优化在二维阻力最小化中的应用，（第52届航空航天科学会议（2014）），0413
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。