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Gaussian Process regression for the prediction of aerodynamic performance

Fernandez Ruiz de las Cuevas, Sebastian (2025) Gaussian Process regression for the prediction of aerodynamic performance. Masterarbeit, Delft Technical University.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
13MB

Offizielle URL: https://resolver.tudelft.nl/uuid:1539b44b-2c94-4af2-a05a-71869af911d6

Kurzfassung

The development of reusable hypersonic vehicles presents significant challenges due to the complex and computationally intensive nature of high-fidelity simulations required for aerodynamic performance prediction. This thesis explores the use of Gaussian Process Regression (GPR) as a surrogate modelling technique to efficiently and accurately predict the aerodynamic coefficients - namely drag, lift, and moment - of re-entry vehicles such as capsules and gliders. A multi-output GPR architecture is implemented to capture interdependencies between outputs and reduce the number of required simulations. High-fidelity CFD simulations using the DLR TAU code serve as the training dataset for the surrogate models. The study evaluates various kernel functions, sampling strategies, and model configurations to optimize predictive performance, achieving high accuracy with significantly reduced data requirements. Results show that GPR models can reliably predict aerodynamic coefficients across a wide range of flow conditions, with a mean relative error below 1% for drag and lift in realistic re-entry trajectories. This approach enables the rapid generation of aerodynamic databases, offering a valuable tool for early-stage design and trajectory planning of hypersonic vehicles.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215915/
Dokumentart:Hochschulschrift (Masterarbeit)
Titel:Gaussian Process regression for the prediction of aerodynamic performance
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fernandez Ruiz de las Cuevas, Sebastiansebastian.fernandezruizdelascuevas (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
DLR-Supervisor:
BeitragsartDLR-SupervisorInstitution oder E-Mail-AdresseDLR-Supervisor-ORCID-iD
Thesis advisorLaureti, Mariasolemariasole.laureti (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Thesis advisorKarl, Sebastiansebastian.karl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5558-6673
Thesis advisorHorchler, TimTim.Horchler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8439-8786
Datum:14 August 2025
Open Access:Nein
Seitenanzahl:71
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Gaussian Processes Regression, CFD, aerothermal databases, spacecrafts, surrogate models, sampling methods, re-entry vehicles
Institution:Delft Technical University
Abteilung:Faculty of Aerospace Engineering
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Wiederverwendbare Raumfahrtsysteme und Antriebstechnologie
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge, GO
Hinterlegt von: Horchler, Tim
Hinterlegt am:16 Okt 2025 17:48
Letzte Änderung:16 Okt 2025 17:48

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