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LAMINAR AIRFOIL DESIGN UNDER UNCERTAINTIES USING THE DLR GAMMA TRANSITION MODEL

Parekh, Jigar und Bekemeyer, Philipp und Helm, Sebastian und Francois, Daniela Gisele und Grabe, Cornelia (2023) LAMINAR AIRFOIL DESIGN UNDER UNCERTAINTIES USING THE DLR GAMMA TRANSITION MODEL. Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2023, 2023-09-19 - 2023-09-21, Stuttgart, Germany. doi: 10.25967/610225.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
7MB

Offizielle URL: https://publikationen.dglr.de/?tx_dglrpublications_pi1[document_id]=610225

Kurzfassung

The development of energy-efficient aircraft is crucial for achieving sustainable, zero-emission air travel. Achieving sustainability in aviation necessitates strategies to reduce fuel consumption, including the implementation of low-drag wing designs and harnessing laminar flow. However, designing laminar aircraft requires intricate methodologies due to sensitivity to environmental and operational variations. This study addresses the challenge of designing energy-efficient aircraft by employing computational fluid dynamics models and advanced optimization under uncertainty techniques. We show the successful application of the surrogate-based optimization and uncertainty quantification approach in the optimization of airfoil drag enabling a natural laminar airfoil (NLF) design. The optimization process employs surrogate models trained using the data from highfidelity airfoil simulations using - (i) a boundary layer code coupled with linear stability method, and (ii) a recently developed transition transport model. Accuracy of the surrogate models is improved using an active sampling strategy. The robust optimization approach accounts for uncertainties in environmental and operational conditions, providing a more comprehensive understanding of their impact on key design parameters. Contrary to conventional deterministic aerodynamic design optimization, our results demonstrate the effectiveness and accuracy of optimization under uncertainty for achieving robust NLF airfoil designs. The robust optimums favor a delayed transition location w.r.t. the instabilities, unlike their deterministic counterparts that feature sudden transitions triggering fully turbulent flow. This study advances the field by offering a practical and reliable methodology for developing energy-efficient airfoil. The application of these advanced optimization techniques and uncertainty quantification methods holds significant promise for the broader field of aerospace engineering, offering a pathway towards more robust designs.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/199372/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vorlesung)
Titel:LAMINAR AIRFOIL DESIGN UNDER UNCERTAINTIES USING THE DLR GAMMA TRANSITION MODEL
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Parekh, Jigarjigar.parekh (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bekemeyer, PhilippPhilipp.Bekemeyer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Helm, SebastianSebastian.Helm (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5483-0884148709077
Francois, Daniela GiseleDaniela.Francois (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grabe, Corneliacornelia.grabe (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 November 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.25967/610225
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Robust Design Optimization, Surrogate Based Uncertainty Quantification, Laminarization, Transition Modeling
Veranstaltungstitel:Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2023
Veranstaltungsort:Stuttgart, Germany
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:19 September 2023
Veranstaltungsende:21 September 2023
Veranstalter :Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V. (DGLR)
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Digitale Technologien
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > CASE, BS
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > CASE, GO
Hinterlegt von: Parekh, Jigar
Hinterlegt am:14 Dez 2023 12:22
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:59

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