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AN EFFICIENT AERODYNAMIC SHAPE OPTIMIZATION FRAMEWORK FOR ROBUST DESIGN OF AIRFOILS USING SURROGATE MODELS

Maruyama, Daigo und Liu, Dishi und Görtz, Stefan (2016) AN EFFICIENT AERODYNAMIC SHAPE OPTIMIZATION FRAMEWORK FOR ROBUST DESIGN OF AIRFOILS USING SURROGATE MODELS. In: 7th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, ECCOMAS Congress 2016. National Technical University of Athens (NTUA) Greeece. ECCOMAS Congress 2016, 2016-06-05 - 2016-06-10, Crete, Greece. doi: 10.7712/100016.2450.8838.

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Kurzfassung

This paper deals with developing an efficient Robust Design Optimization (RDO) framework. The goal is to obtain an aerodynamic shape that is less sensitive to small random geometry perturbations and to uncertain operational conditions. The initial shape is the RAE2822 airfoil which is parameterized with 10 design variables. The robust design formulation used is based on an expectation measure. The goal was to minimize the sum of the mean and standard deviation of the drag coefficient of the RAE 2822 airfoil for a given nominal lift coefficient. Here, we focus on improving the methods used for computing the statistics of the aerodynamic performance of the airfoil in every optimization cycle. A relatively small number of samples is evaluated with CFD and used to construct surrogate models based on Kriging and gradient-enhanced Kriging. The aerodynamic performance statistics, which are used to evaluate the robust objective function, are estimated by using quasi Monte Carlo (QMC) sampling with many samples evaluated on the surrogate models. A large number of geometrical uncertainties is parameterized by using a truncated Karhunen-Loève expansion, which enables a significant reduction of the dimensionality of the problem and thus of the surrogate models. By varying the number of samples used to build the surrogate model and by comparing the two types of surrogate modeling methods, it is confirmed that the robust objective function can be evaluated accurately with at most 30 CFD computations and corresponding adjoint computations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/110031/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:AN EFFICIENT AERODYNAMIC SHAPE OPTIMIZATION FRAMEWORK FOR ROBUST DESIGN OF AIRFOILS USING SURROGATE MODELS
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Maruyama, Daigodaigo.maruyama (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Liu, Dishidishi.liu (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Görtz, Stefanstefan.goertz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2016
Erschienen in:7th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, ECCOMAS Congress 2016
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.7712/100016.2450.8838
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Papadrakakis, M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Papadopoulos, V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stefanou, G.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plevris, V,NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:National Technical University of Athens (NTUA) Greeece
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Robust Design Optimization, Geometrical Uncertainties, Surrogate Model, Aerodynamic Shape Optimization, Computational Fluid Dynamics (CFD)
Veranstaltungstitel:ECCOMAS Congress 2016
Veranstaltungsort:Crete, Greece
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:5 Juni 2016
Veranstaltungsende:10 Juni 2016
Veranstalter :ECCOMAS (European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Simulation und Validierung (alt), L - Flugphysik (alt)
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > C²A²S²E - Center for Computer Applications in AeroSpace Science and Engineering
Hinterlegt von: Seyfried, Beate
Hinterlegt am:22 Dez 2016 15:37
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:15

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