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Gradient-based Optimization of a flexible long-range transport Aircraft using a high-dimensional CAD-ROM Parameterization

Merle, Andrei und Ronzheimer, Arno und Bekemeyer, Philipp und Görtz, Stefan und Keye, Stefan und Reimer, Lars (2018) Gradient-based Optimization of a flexible long-range transport Aircraft using a high-dimensional CAD-ROM Parameterization. In: DLRK. Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2018, 2018-09-04 - 2018-09-06, Friedrichshafen.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
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Offizielle URL: https://dlrk2018.dglr.de/

Kurzfassung

A gradient-based aeroelastic shape optimization framework making use of a reduced or model to substitute a parameterization based on computer-aided design software is presented. The design software is used initially to generate a parametric model of a three-dimensional transport aircraft configuration. To streamline the actual optimization process, the computer-aided design model is replaced with a parametric reduced order model based on proper orthogonal decomposition that is capable of predicting discrete surface displacement fields as a function of the design parameters. During the optimization, surface displacements are computed according to the current design parameters and applied on the baseline shape. In every optimization step, the aircraft's steady-state equilibrium of forces and moments are satisfied by a trimming algorithm and the Reynolds-averaged Navier-Stokes solver TAU is coupled with a linear structural finiteelement method model. Gradients are computed analytically by using geometric sensitivities provided by the reduced order model and by applying the adjoint method to the flow solver and the mesh deformation tool. The workflow is embedded within FlowSimulator, a multiphysics environment for high performance computing. The optimization process is demonstrated for a high-dimensional wing parameterization with 126 degrees of freedom. The aircraft cruise drag could be significantly reduced by 6% on a series of three continuously refined meshes for the aerodynamic analysis. For an accurate representation of the optimal shape by the computer-aided design software after the optimization, the approximation error introduced by the reduced order modelling approach must be sufficiently small. Therefore, the accuracy of the predictions was analyzed. The results identify the main source of the geometric error and quantify their effect on the drag reduction gained by the optimization.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/123450/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Gradient-based Optimization of a flexible long-range transport Aircraft using a high-dimensional CAD-ROM Parameterization
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Merle, AndreiAndrei.Merle (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ronzheimer, ArnoArno.Ronzheimer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bekemeyer, PhilippPhilipp.Bekemeyer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Görtz, StefanStefan.Goertz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Keye, StefanStefan.Keye (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reimer, LarsLars.Reimer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 September 2018
Erschienen in:DLRK
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Optimization, MDO, VicToria, CAD-ROM, Parameterization, RANS, Adjoint
Veranstaltungstitel:Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2018
Veranstaltungsort:Friedrichshafen
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:4 September 2018
Veranstaltungsende:6 September 2018
Veranstalter :DGLR e.V.
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 - VicToria (alt)
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > CASE, BS
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Transportflugzeuge
Hinterlegt von: Merle, Andrei
Hinterlegt am:10 Dez 2018 16:47
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:27

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