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A CAD-enabled MDAO Framework Approach for Gradient-based Aerodynamic Shape Optimization

Hafemann, Thomas und Banovic, Mladen und Büchner, Adam und Ehrmanntraut, Simon und Höing, Constantin und Gottfried, Sebastian und Stück, Arthur (2024) A CAD-enabled MDAO Framework Approach for Gradient-based Aerodynamic Shape Optimization. ECCOMAS 2024, 2024-06-03 - 2024-06-07, Lissabon, Portugal. doi: 10.23967/eccomas.2024.199.

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Offizielle URL: https://www.scipedia.com/wd/images/4/48/Draft_Sanchez_Pinedo_515448849pap_1454.pdf

Kurzfassung

We aim at a seamless CAD-integration into a framework-based approach for multidisciplinary design analysis and optimization (MDAO) that allows an automated forward and reverse accumulation of AD-based gradients throughout complex high-fidelity workflows. The suggested framework approach relies on the FlowSimulator HPC ecosystem, in which a number of high-fidelity simulation tools, called plug-ins, share large mesh-based coupling data sets in memory via the FlowSimulator Data Manager (FSDM) in workflows that are MPI-parallel from end-to-end. Based on the FlowSimulator infrastructure and a granular plug-in integration, the MDAO framework OpenMDAO [1] was used to drive the CAD-enabled, gradient-based optimization in conjunction with the CFD software CODA. A fully-resolved system representation is generated for the MDAO problem at hand based on a systematic registration of plug-in input/output dependencies. In this work, the algorithmically differentiated CAD kernel OpenCascade Technology (OCCT) was integrated into the FlowSimulator ecosystem to centrally provide a gradient-enabled CAD link for all the simulation plug-ins involved in the problem. The individual FSDM surface mesh objects -- that can be (MPI) domain-decomposed -- are linked to the corresponding CAD surfaces using a reliable, meta-data enabled mesh-to-CAD association to robustly deal with fine meshes in the context of high Reynolds-number flows. Selected aerodynamic wing configurations in 2D and 3D are considered in this study to verify and demonstrate the AD-enabled sensitivity analysis with the focus on the framework integration of the CAD kernel OCCT in the context of shape optimization.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/210164/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:A CAD-enabled MDAO Framework Approach for Gradient-based Aerodynamic Shape Optimization
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hafemann, ThomasThomas.Hafemann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Banovic, MladenMladen.Banovic (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9056-3784NICHT SPEZIFIZIERT
Büchner, AdamAdam.Buechner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-9719-2376NICHT SPEZIFIZIERT
Ehrmanntraut, Simonsimon.ehrmanntraut (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Höing, Constantinconstantin.hoeing (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gottfried, SebastianSebastian.Gottfried (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stück, ArthurArthur.Stueck (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 Oktober 2024
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.23967/eccomas.2024.199
Status:veröffentlicht
Stichwörter:CAD integration, gradient-based optimization, CFD, MDAO Frameworks, algorithmic differentiation (AD)
Veranstaltungstitel:ECCOMAS 2024
Veranstaltungsort:Lissabon, Portugal
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:3 Juni 2024
Veranstaltungsende:7 Juni 2024
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 - Virtuelles Flugzeug und Validierung
Standort: Dresden
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaremethoden zur Produkt-Virtualisierung > Simulationsumgebungen
Hinterlegt von: Hafemann, Thomas
Hinterlegt am:12 Dez 2024 15:10
Letzte Änderung:24 Mär 2025 17:15

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