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Neural Networks as a Surrogate Model for Linear Stability Analysis of Three-Dimensional Compressible Boundary Layers

Hoffmann, J. Paul und Theiß, Alexander und Hein, Stefan (2024) Neural Networks as a Surrogate Model for Linear Stability Analysis of Three-Dimensional Compressible Boundary Layers. In: AIAA SciTech 2024 Forum, Seiten 1-18. AIAA SciTech Forum and Exposition 2024, 2024-01-08 - 2024-01-12, Orlando, USA. doi: 10.2514/6.2024-2684. ISBN 978-162410711-5.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
1MB

Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2024-2684

Kurzfassung

Linear stability theory (LST) is a well-established method to evaluate the susceptibility of a basic flow to instabilities and, in combination with the e^N-method, allows an estimation of the region of laminar-turbulent transition. However, using it in a more automated framework is rather challenging because the method often requires an expert to intervene in the performed analysis. This issue is remedied by making use of surrogate models for LST. This work presents artificial neural networks (ANN) for modeling the instability characteristics of two-dimensional Tollmien-Schlichting and stationary crossflow instabilities for three-dimensional, compressible flow. Training of the ANNs relies on a dataset based on compressible Falkner-Skan-Cooke basic flows. Two types of networks are compared in their predictive performance for the components of the complex-valued eigenvalues of instability modes, i.e., their wavenumbers and growth rates. One network architecture relies only on scalar boundary-layer quantities as inputs, whereas the other one also uses actual boundary-layer-profile information, which is taken into account by an adjusted network architecture comprising convolutional network layers. The models' performances are finally successfully demonstrated for one test data point of the ATTAS natural laminar flow on swept-wing flight experiment each, also in terms of integrated n-factors.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195572/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:eISBN: 978-1-62410-711-5
Titel:Neural Networks as a Surrogate Model for Linear Stability Analysis of Three-Dimensional Compressible Boundary Layers
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hoffmann, J. Paulpaul.hoffmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Theiß, AlexanderAlexander.Theiss (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hein, StefanStefan.Hein (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:8 Januar 2024
Erschienen in:AIAA SciTech 2024 Forum
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.2514/6.2024-2684
Seitenbereich:Seiten 1-18
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTAIAANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
ISBN:978-162410711-5
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Neurale Netze, neural network, Surrogate Model, Ersatzmodell, Stabilitätsanalyse, stability analysis, Grenzschicht, boundary layer, Transition, LST
Veranstaltungstitel:AIAA SciTech Forum and Exposition 2024
Veranstaltungsort:Orlando, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:8 Januar 2024
Veranstaltungsende:12 Januar 2024
Veranstalter :AIAA
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Flugzeugtechnologien und Integration
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Hochgeschwindigkeitskonfigurationen, GO
Hinterlegt von: Hoffmann, Paul
Hinterlegt am:02 Feb 2024 08:12
Letzte Änderung:05 Jul 2024 11:09

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