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Efficient Bilevel Surrogate Approach for Optimization Under Uncertainty of Shock Control Bumps

Sabater Campomanes, Christian und Bekemeyer, Philipp und Görtz, Stefan (2020) Efficient Bilevel Surrogate Approach for Optimization Under Uncertainty of Shock Control Bumps. AIAA Journal. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.J059480. ISSN 0001-1452.

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Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.J059480

Kurzfassung

The assessment of uncertainties is essential in aerodynamic shape optimization problems to come up with configurations that are more robust against operational and geometrical uncertainties. However, exploring the stochastic design space significantly increases the computational cost. The aim of this paper is to develop a framework for efficient optimization under uncertainty by means of a bilevel surrogate approach and to apply it to the robust design of a retrofitted shock control bump over an airfoil. The framework combines a surrogate-based optimizer with an efficient surrogate-based approach for uncertainty quantification. The optimizer efficiently finds the global optimum of a given quantile of the quantity of interest through the combination of adaptive sampling and a moving trust region. At each iteration of the optimization, the surrogate-based uncertainty quantification uses an active infill criterion to accurately quantify the quantile requiring a reduced number of samples. Two different quantiles of the drag are chosen for the design of the shock control bump: the 95% to increase the robustness at off-design conditions, and the 50% for a configuration that is preferred for day-to-day operations. In both cases, the optimum bumps are more robust, compared to the one obtained through classical deterministic optimization.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137948/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Efficient Bilevel Surrogate Approach for Optimization Under Uncertainty of Shock Control Bumps
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sabater Campomanes, ChristianChristian.SabaterCampomanes (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bekemeyer, PhilippPhilipp.Bekemeyer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Görtz, StefanStefan.Goertz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 Oktober 2020
Erschienen in:AIAA Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.2514/1.J059480
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Willcox, Karen E.kwillcox (at) oden.utexas.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:0001-1452
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Robust Design, Bilevel Surrogate, Optimization under Uncertainty, Aerodynamics, Gaussian Processes
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - keine Zuordnung
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > CASE, BS
Hinterlegt von: Sabater Campomanes, Christian
Hinterlegt am:07 Dez 2020 09:14
Letzte Änderung:05 Dez 2023 07:10

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