×
Emilio F.坎帕纳。;丹尼尔·佩里;Yusuke Tahara;弗雷德里克·斯特恩

使用计算流体动力学的船舶流体动力学中的形状优化。 （英文） Zbl 1120.76311号

计算。方法应用。机械。工程师。 196，编号1-3，634-651（2006）.
概要：计算应用力学的一个明确趋势是开发基于大规模数值模拟的设计优化集成程序（基于仿真的设计，SBD）。本文介绍并分析了形状优化SBD环境的基本要素。重点是复杂的工程优化问题，这些问题涉及计算成本高的目标函数和非线性约束。文中说明了为减少总体计算工作量而采用的高级策略，讨论了非线性规划问题的优化算法，以及形状变化和网格操作的替代技术，这是使体积网格自动适应不断变化的形状所必需的。基于趋势，即目标函数的数值预测改进与专用实验活动中测量的实际改进之间的差异，还引入了一种新的验证与确认（V&V）方法，用于评估基于仿真的优化中的误差和不确定性，包括数值和实验不确定性的考虑。然后，针对一个复杂的工业问题，提出并演示了两种不同的SBD版本，即在实际几何和功能约束条件下，船舶的最佳形状重新设计，优化过程中的评估涉及雷诺平均Navier-Stokes方程的重复解。最后，对两个优化模型进行了实验验证，并对优化过程的成功进行了评估。这两个优化模型都表现出了超越数值和实验不确定性的改进特性，证实了SBD框架的有效性。

引用于9文件

MSC公司：

76D55型 不可压缩粘性流体的流动控制与优化
76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用

关键词：

基于仿真的设计;形状优化;无导数优化;可变保真度;验证和确认

软件：

斯帕拉尔-奥尔马拉斯;CFDShip-Iowa公司;塔夫;ADIFOR公司;TAMC公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{E.F.Campana}等人，计算。方法应用。机械。工程196，编号1--3，634--651（2006；Zbl 1120.76311）
全文： 内政部

参考文献：

[1] N.M.Alexandrov，《工程优化中管理近似模型的信赖域框架》，载于：第六届AIAA/NASA/ISSMO Symp。多学科分析与选择。，AIAA-96-41021996年。；N.M.Alexandrov，《工程优化中管理近似模型的信赖域框架》，载于：第六届AIAA/NASA/ISSMO Symp。多学科分析与选择。，AIAA-96-41021996年。
[2] N.M.Alexandrov，R.M.Lewis，C.R.Gumbert，L.L.Green，P.A.Newman，《应用于机翼设计的变刚度模型优化》，载于：第38届航空航天科学会议与展览，美国里诺，AIAA 2000-08412000。；N.M.Alexandrov，R.M.Lewis，C.R.Gumbert，L.L.Green，P.A.Newman，《应用于机翼设计的变刚度模型优化》，载于：第38届航空航天科学会议与展览，美国里诺，AIAA 2000-08412000。
[3] 新墨西哥州亚历山德罗夫。；Lewis，R.M.，优化中的一阶近似和模型管理，（Biegler，L.T.；Ghattas，O.；Heinkenschloss，M.；van Bloemen Waanders，B.，《大尺度PDE-Constrained优化》，《计算科学与工程讲义》（2003），Springer）·Zbl 1095.90561号
[4] （Biegler，L.T.；Ghattas，O.；Heinkenschloss，M.；van Bloemen Waanders，B.，《大尺度PDE-Constrained Optimization》，《大规模PDE-Consstrained Optimation》，计算科学与工程讲义（2003），施普林格）·Zbl 1021.00015号
[5] 比肖夫，C。；A.卡尔。；Corliss，G。；Grienwank，A。；Hovland，P.，ADIFOR:从Fortran程序生成派生代码，科学。程序。，1, 1, 11-29 (1992)
[6] E.F.Campana，D.Peri，A.Pinto，F.Stern，Y.Tahara，《全局优化方法与船舶设计应用的比较》，第五届大阪学院。《先进CFD在船舶流动和船型设计中的应用》，日本大阪，2005年。；E.F.Campana，D.Peri，A.Pinto，F.Stern，Y.Tahara，《全局优化方法与船舶设计应用的比较》，第五届大阪学院。2005年，日本大阪，《先进CFD在船流和船型设计中的应用》。
[7] Chang，K.J。；哈夫特卡，R.T。；Giles，G.L。；Kao，P.J.，用于近似结构响应的基于灵敏度的缩放，《飞机杂志》，30，2，283-288（1993）
[8] 考克斯，S.E。；哈夫特卡，R.T。；贝克，C.A。；格罗斯曼，B。；梅森，W.H。；Watson，L.T.，《高速民用运输设计的全局优化方法比较》，J.global Optimiz。，2145-433（2001年）·Zbl 1014.90072号
[9] 科尔曼，H.W。；Stern，F.，CFD代码验证中的不确定性，ASME流体工程师杂志，119795-803（1997）
[10] Davis，L.，《遗传算法手册》（1990），Van Nostrand Reinhold，Wadsworth，Inc.的一个部门。
[11] Di Mascio，A。；Broglia，R.布罗格里亚。；Favini，B.，《船舶流体动力学的二阶Godunov型方案》（Godunov-Methods:Theory and Application（2000），Kluwer学术出版社：Kluwer-学术出版社新加坡）·Zbl 1064.76561号
[12] 杜维涅奥，R。；Visonneau，M.，《CFD复杂设计优化的混合遗传算法和人工神经网络》，Int.J.Numer。《液体方法》，44，1257-1278（2004）·Zbl 1067.76589号
[13] Giering，R。；Kaminski，T.，伴随码构造方法，ACM Trans。数学。软件，24，4，437-474（1998）·Zbl 0934.65027号
[14] 哥德堡，http://www.iihr.uiowa.edu/gothenburg2000; 哥德堡，http://www.iihr.uiowa.edu/gothenburg2000
[15] Griewank，A.，《评估衍生品：算法区分的原理和技术》（2000），SIAM:SIAM Philadelphia，USA·Zbl 0958.65028号
[16] Haftka，R.T.，《结合全局和局部近似》，AIAA J.，291523-1525（1991）
[17] Holland，J.，《自然和人工系统的适应》（1975），密歇根大学出版社：密歇根州立大学出版社，美国安娜堡·Zbl 0317.68006号
[18] Jameson，A.，《通过控制理论进行空气动力学设计》，J.Sci。计算。，3, 233-260 (1988) ·Zbl 0676.76055号
[19] Larsson，L。；斯特恩，F。；Bertram，V.，《船舶流动计算流体动力学基准：哥德堡2000年研讨会》，《船舶研究杂志》，47，1，63-81（2003）
[20] W.G.Meyers，T.R.Applebe，A.E.Baitis，《标准船舶运动程序用户手册》，SMP，软件文档，DTNSRDC/SPD-0936-01。；W.G.Meyers、T.R.Applebe、A.E.Baitis，《标准船舶运动程序用户手册》，SMP，软件文档，DTNSRDC/SPD-0936-01。
[21] Mohammadi，B。；Pironneau，O.，《流体的应用形状优化》（2001），克拉伦登出版社：英国牛津克拉伦登出版公司·Zbl 0970.76003号
[22] Mohammadi，B。；Pironneau，O.，《流体力学中的形状优化》，流体力学年鉴。，36, 255-279 (2004) ·Zbl 1076.76020号
[23] Newman，J.N.，《海洋流体动力学》（1977年），麻省理工学院出版社：麻省理学学院出版社，美国剑桥
[24] J.C.Newman III、R.Pankajakshan、D.L.Whitfield、L.K.Taylor，《使用RANS的计算设计优化》，第24交响乐团。海军水电。，日本福冈，2002年。；J.C.Newman III、R.Pankajakshan、D.L.Whitfield、L.K.Taylor，《使用RANS的计算设计优化》，第24交响乐团。海军水电。，日本福冈，2002年。
[25] E.G.Paterson，R.V.Wilson，F.Stern，《通用并行非定常RANS船舶流体动力学规范：CFDSHIP-Iowa》，爱荷华州大学，IIHR报告第4322003号。；E.G.Paterson，R.V.Wilson，F.Stern，《通用并行非定常RANS船舶流体动力学规范：CFDSHIP-Iowa》，爱荷华州大学，IIHR报告第4322003号。
[26] D.Peri，E.F.Campana，护卫舰多学科优化中的高保真模型，载于：第二届麻省理工学院流体与固体机械会议。，美国剑桥，2003年。；D.Peri，E.F.Campana，护卫舰多学科优化中的高保真模型，见：第二届麻省理工学院流体与固体力学会议。，美国剑桥，2003年。
[27] 佩里，D。；Campana，E.F.，海军水面作战人员的多学科设计优化，《船舶研究杂志》，41，1，1-12（2003）
[28] D.Peri，E.F.Campana，《基于仿真的设计中的高保真模型》，载于：第八届船舶数值水力国际会议。，韩国釜山，2003年。；D.Peri，E.F.Campana，《基于仿真的设计中的高保真模型》，载于：第八届船舶数值水力国际会议。，韩国釜山，2003年。
[29] 佩里，D。；Campana，E.F.，《基于仿真的设计中的高精度模型和多目标全局优化算法》，J.Ship Res.，49，3，159-175（2005）
[30] Pironneau，O.，《椭圆系统的最佳形状设计》（1984），Springer-Verlag:Springer-Verlag纽约，美国·Zbl 0496.93029号
[31] Spalart，P.R。；Allmaras，S.R.，气动流动的单方程湍流模型，La Recherche Aerospaciale，1,5-21（1994）
[32] F.Stern，J.Longo，R.Penna，A.Olivieri，T.Ratcliffe，H.W.Coleman，地面战斗人员DTMB 5415模型基准CFD验证数据的国际合作，收录于：第23交响乐。海军水电。，瓦尔德鲁伊，法国，2000年。；F.Stern，J.Longo，R.Penna，A.Olivieri，T.Ratcliffe，H.W.Coleman，地面战斗人员DTMB 5415模型基准CFD验证数据的国际合作，收录于：第23交响乐。海军水电。，瓦尔德鲁伊，法国，2000年。
[33] 斯特恩，F。；威尔逊，R.V。；科尔曼，H.W。；Paterson，E.G.，《CFD模拟验证和验证的综合方法——第1部分：方法和程序》，《流体工程杂志》，123，793-802（2001）
[34] F.Stern、R.V.Wilson、J.Longo、P.Carrica、T.Xing、T.Tahara、C.Simonsen、J.Kim、J.Shao、M.Irvine、M.Kandysamy、S.Gosh、G.Weymouth，《船舶水动力仿真设计开发范式》，载于：第三届国际会议：《今日海军与造船》（NSN’2003），俄罗斯圣彼得堡Krylov造船研究所， 2003.; F.Stern、R.V.Wilson、J.Longo、P.Carrica、T.Xing、T.Tahara、C.Simonsen、J.Kim、J.Shao、M.Irvine、M.Kandysamy、S.Gosh、G.Weymouth，《船舶水动力仿真设计开发范式》，载于：第三届国际会议：《今日海军与造船》（NSN’2003），俄罗斯圣彼得堡Krylov造船研究所，2003
[35] Y.塔哈拉。；Stern，F.，计算非零弗劳德数船舶边界层和尾迹的大区域方法，J.Compute。物理。，127, 2, 398-411 (1996) ·Zbl 0860.76073号
[36] Y.塔哈拉。；Katsui，T.等人。；川崎，M。；Kodama，K。；Himeno，Y.，用于PC集群并行计算的大规模高性能CFD编码方法的开发。环境第一次报告：MPI协议编码环境的设置和初步评估。，241 (2004)
[37] 塔哈拉，Y。；斯特恩，F。；Himeno，Y.，基于计算流体动力学的水面作战人员优化，J.Ship Res.，28，4，273-287（2004）
[38] Y.Tahara，D.Peri，E.F.Campana，F.Stern，基于CFD的水面作战人员多目标优化，收录于：第五大阪学院。《先进CFD应用》，日本大阪，2005年。；Y.Tahara，D.Peri，E.F.Campana，F.Stern，基于CFD的水面作战人员多目标优化，收录于：第五大阪学院。《先进CFD应用》，日本大阪，2005年。
[39] 瓦洛拉尼，M。；佩里，D。；Campana，E.F.，设计最佳船体的敏感性分析方法，Optimiz。工程，4337-364（2003）·Zbl 1043.76014号
[40] R.V.Wilson，E.Paterson，F.Stern，海军战斗人员RANS仿真的验证与确认，收录于：瑞典哥德堡数值船舶水力研讨会，2000年。；R.V.Wilson，E.Paterson，F.Stern，海军作战人员RANS仿真的验证与确认，收录于：瑞典哥德堡数值船舶水力研讨会，2000年。
[41] 威尔逊，R.V。；斯特恩，F。；科尔曼，H.W。；Paterson，E.G.，《CFD模拟验证和验证的综合方法——第2部分：货船/集装箱船RANS模拟的应用》，J.Fluids Energ.，123，803-810（2001）
[42] R.V.Wilson，P.Carrica，H.Hyman，F.Stern，《船舶大幅度运动和操纵的稳态和非稳态单相水平集方法》，第25交响曲。海军水电。，加拿大圣约翰，2004年。；R.V.Wilson，P.Carrica，H.Hyman，F.Stern，《船舶大幅度运动和操纵的稳态和非稳态单相水平集方法》，第25交响曲。海军水电。，加拿大圣约翰，2004年。
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。