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Gradient Enhanced Surrogate Models Based on Adjoint CFD Methods for the Design of a Counter Rotating Turbofan

Backhaus, Jan und Aulich, Marcel und Frey, Christian und Lengyel, Timea und Voß, Christian (2012) Gradient Enhanced Surrogate Models Based on Adjoint CFD Methods for the Design of a Counter Rotating Turbofan. ASME Turbo Expo 2012 , 11.-15. June 2012, Copenhagen, Denmark.

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Kurzfassung

This paper studies the use of adjoint CFD solvers in combination with surrogate modelling in order to reduce the computational cost of the optimization of complex 3D turbomachinery components. The method is applied to a previously optimized counter rotating turbofan, with a shape parameterized by 104 CAD parameters. Through random changes on the reference design, a small number of design variations are created to serve as training samples for the surrogate models. A steady RANS solver and its discrete adjoint are then used to calculate objective function values and their corresponding sensitivities. Kriging and neural networks are used to build surrogate models from the training data. To study the impact of the additional information provided by the adjoint solver, each model is trained with and without the sensitivity information. The accuracy of the different surrogate model predictions is assessed by comparison against CFD calculations. The results show a considerable improvement of the fitness function approximation when the sensitivity information is taken into account. Through a gradient based optimization on one of the surrogate models, a design with higher isentropic efficiency at the aerodynamic design point is created. This application demonstrates that the improved surrogate models can be used for design and optimization.

Dokumentart:Konferenzbeitrag (Paper)
Titel:Gradient Enhanced Surrogate Models Based on Adjoint CFD Methods for the Design of a Counter Rotating Turbofan
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-Adresse der Autoren
Backhaus, JanNICHT SPEZIFIZIERT
Aulich, MarcelNICHT SPEZIFIZIERT
Frey, ChristianNICHT SPEZIFIZIERT
Lengyel, TimeaNICHT SPEZIFIZIERT
Voß, ChristianNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2012
Referierte Publikation:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Adjoint CFD, Counter Rotating Fan Design Optimization, Surrogate Modeling
Veranstaltungstitel:ASME Turbo Expo 2012
Veranstaltungsort:Copenhagen, Denmark
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:11.-15. June 2012
HGF - Forschungsbereich:Energie, Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:keine Zuordnung, keine Zuordnung
HGF - Programmthema:E - keine Zuordnung, keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Energie, Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:E - keine Zuordnung, L - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E -- keine Zuordnung, L -- keine Zuordnung
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Numerische Methoden
Institut für Antriebstechnik > Fan- und Verdichter
Hinterlegt von: Jan Backhaus
Hinterlegt am:09 Jul 2012 09:37
Letzte Änderung:24 Jun 2013 16:43

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