Adjungierte Strömungssimulation und gradientenbasierte Ersatzmodelle in der Turbomaschinenauslegung

Kurzfassung

Die Arbeit thematisiert die Beschleunigung multikriterieller interdisziplinärer Formoptimierung von Turbomaschinen durch Ableitungsinformation aus adjungierten Strömungssimulationen. Es werden zwei Vorgehensweisen zur Implementierung diskret adjungierter Pendants eines existierenden Strömungssimulationsverfahrens gegenübergestellt: Manuelle Adjungierung unterstützt durch algorithmische Differentiation einzelner Routinen sowie algorithmische Differentiation des gesamten Strömungslösers gefolgt von manueller Beschleunigung und Speicherreduktion des Resultats. Zu beiden Ansätzen werden jeweils Implementierungen auf Basis des gleichen zugrundeliegenden Simulationsverfahrens vorgestellt und diese miteinander verglichen. Es wird gradientenbasiertes Kriging, erweitert um eine geeignete Regularisierungstechnik, eingesetzt. Die Kombination bildet einen robustes gradientenbasiertes Optimierungsverfahren. Diese wird auf die Optimierung eines gegenläufigen Triebwerksfans angewandt.