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Reduced-order models for aerodynamic applications, loads and MDO

Ripepi, Matteo und Verveld, Mark Johannes und Karcher, Niklas und Franz, Thomas und Abu-Zurayk, Mohammad und Görtz, Stefan und Kier, Thiemo (2018) Reduced-order models for aerodynamic applications, loads and MDO. CEAS Aeronautical Journal, 9 (1), Seiten 171-193. Springer. doi: 10.1007/s13272-018-0283-6. ISSN 1869-5582.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1007/s13272-018-0283-6

Kurzfassung

This article gives an overview of reduced-order modeling work performed in the DLR project Digital-X. Parametric aerodynamic reduced-order models (ROMs) are used to predict surface pressure distributions based on high-fidelity computational fluid dynamics (CFD), but at lower evaluation time and storage than the original CFD model. ROMs for steady aerodynamic applications are built using proper orthogonal decomposition and Isomap, a manifold learning method. Approximate solutions in the so-obtained low-dimensional representations of the data are found with interpolation techniques, or by minimizing the corresponding steady flow-solver residual. The latter approach produces physics-based ROMs driven by the governing equations. The steady ROMs are used to predict the static aeroelastic loads in a multidisciplinary design and optimization context, where the structural model is to be sized for the (aerodynamic) loads. They are also used in a process where an a priori identification of the critical load cases is of interest and the sheer number of load cases to be considered does not lend itself to high-fidelity CFD. An approach to correct a linear loads analysis model using steady CFD solutions at various Mach numbers and angles of attack and a ROM of the corrected aerodynamic influence coefficients is also shown. This results in a complete loads analysis model preserving aerodynamic nonlinearities while allowing fast evaluation across all model parameters. The different ROM methods are applied to a 3D test case of a transonic wing-body transport aircraft configuration.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/118965/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Reduced-order models for aerodynamic applications, loads and MDO
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ripepi, MatteoMatteo.Ripepi (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verveld, Mark JohannesMark.Verveld (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Karcher, Niklasniklas.karcher (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Franz, Thomasthomas.franz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Abu-Zurayk, MohammadMohammad.Abu-Zurayk (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Görtz, StefanStefan.Goertz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kier, ThiemoThiemo.Kier (at) DLR.dehttps://orcid.org/0000-0002-6210-6295NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Februar 2018
Erschienen in:CEAS Aeronautical Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:9
DOI:10.1007/s13272-018-0283-6
Seitenbereich:Seiten 171-193
Verlag:Springer
ISSN:1869-5582
Status:veröffentlicht
Stichwörter:CFD, aerodynamics, POD, isomap, manifold learning, ROM, interpolation, loads, AIC, MDO, Digital-X
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 - VicToria (alt)
Standort: Braunschweig , Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > CASE, BS
Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik > Flugzeug-Systemdynamik
Hinterlegt von: Görtz, Stefan
Hinterlegt am:09 Apr 2018 13:14
Letzte Änderung:21 Nov 2023 08:02

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