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Adjoint-based shape optimization of high-speed trains

Jakubek, Daria und Herzog, Sebastian und Wagner, Claus (2014) Adjoint-based shape optimization of high-speed trains. Engineering Optimization, IV. CRC Press, Taylor & Francis Group, London. doi: 10.1201/b17488-124. ISBN 978-1-138-02725-1.

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Offizielle URL: http://www.crcnetbase.com/doi/abs/10.1201/b17488-124

Kurzfassung

Following Othmer’s work (2008) on the continuous adjoint formulation for the computation of sensitivities of incompressible, steady-state, ducted flows, we use the continuous approach for the optimization of external flows around high-speed trains and the open source finite volume solver OpenFOAM (2011) to solve the governing primal and adjoint equations. For solving the primal Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)- equations a k-ω two-equation eddy-viscosity and a one-equation turbulence model were used. The solutions of the primal and the adjoint equations are used to calculate surface sensitivities. The results of the sensitivity analysis are transferred onto the surveyed geometry to create a new shape for further investigation. To obtain the new geometry, we use a CAD-free deformation procedure to morph the existing computational mesh instead of rerunning the entire process chain of CAD design and mesh generation. Following the approach of de Boer et al. (2007) and Bos (2009) we have developed a morphing tool using radial basis function interpolation and the OpenFOAM library to filter the sensitivities and to calculate the new positions of the surface and grid points. The focus of this study is to explore how far adjoint-based shape optimization, using the continuous approach, in conjunction with filtered gradients and CAD-free mesh morphing based on radial basis function interpolation, is capable of meeting the requirements of aerodynamic train design. The presented results considering shape optimization of high-speed trains with respect to the generated pressure wave and aerodynamic drag reveal the feasibility and capability of the developed process chain.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/93813/
Dokumentart:Tagungsband
Zusätzliche Informationen:Citation Information: Engineering Optimization 2014, Edited by Aurelio Araujo, CRC Press 2014, eBook ISBN: 978-1-315-73210-7
Titel:Adjoint-based shape optimization of high-speed trains
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Jakubek, Dariadaria.jakubek (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Herzog, Sebastiansebastian.herzog (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, Clausclaus.wagner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2014
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:IV
DOI:10.1201/b17488-124
Seitenbereich:Seiten 699-704
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Rodrigues, H.C.LAETA, IDMEC, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisbon, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Herskovits, J.COPPE, Federal University of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, BrazilNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mota Soares, C.M.LAETA, IDMEC, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisbon, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guedes, J.M.LAETA, IDMEC, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisbon, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Araújo, A.L.LAETA, IDMEC, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisbon, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Folgado, J.O.LAETA, IDMEC, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisbon, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moleiro, F.LAETA, IDMEC, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal and ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Lisbon, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Madeira, J.F.A.LAETA, IDMEC, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal and ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Lisbon, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:CRC Press, Taylor & Francis Group, London
Name der Reihe:Engineering Optimization
ISBN:978-1-138-02725-1
Status:veröffentlicht
Stichwörter:CFD, adjoint optimization, mesh morphing, NGT
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Bodengebundener Verkehr (alt)
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V BF - Bodengebundene Fahrzeuge
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - Next Generation Train III (alt)
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Fluidsysteme
Hinterlegt von: Micknaus, Ilka
Hinterlegt am:19 Dez 2014 16:18
Letzte Änderung:19 Dez 2014 16:18

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