Entwicklung von parallelisierbaren Gradienten-basierten Verfahren zur automatisierten, Ersatzmodell-gestützten Optimierung unter Nebenbedingungen für CFD-FEM-Verdichterdesign

Kurzfassung

Die vorliegende Masterarbeit behandelt aerodynamisches Verdichterdesign, also die Optimierung der Form von Verdichtern und sogenannten Verdichterprofilen. Die Formoptimierung (engl. shape optimization) kann als ein Teilgebiet der Theorie optimaler Steuerungen angesehen werden. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Implementierung parallelisierbarer Gradienten-basierter Verfahren zur Optimierung der Ersatzmodelle. Die hierfür benötigten Gradienten der Ersatzmodelle werden durch adjointTRACE und ein spezielles Kriging-Verfahren, das Direct Gradient Enhanced Kriging (Direct GEK), zur Verfügung gestellt. Da Restriktionen der geometrischen Variablen, der Unsicherheiten und eventuell weiterer aerodynamischer Größen zu beachten sind, betrachten wir Verfahren zur Optimierung nichtlinearer Zielfunktionen unter nichtlinearen Nebenbedingungen. Aufgrund der Gradienten-basierten Verfahren ist eine direkte Optimierung mehrerer Zielfunktionen dann nicht mehr möglich.