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Anwendung ableitungsfreier Optimierungsverfahren zur Ermittlung von Verformungsursachen solarthermischer Parabolrinnenspiegel

Klump, Helena (2015) Anwendung ableitungsfreier Optimierungsverfahren zur Ermittlung von Verformungsursachen solarthermischer Parabolrinnenspiegel. Master's, Universität Paderborn.

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Abstract

Das Ziel dieser Masterarbeit ist Fehlstellungen der Spiegelaufhängungen, welche Reaktionskräfte verursachen, aufzuzeigen, um die Formgenauigkeit der Spiegel im Solarfeld zu optimieren. Aufgrund dessen kommen hier Optimierungsalgorithmen zur Bestimmung von Verformungsursachen der Spiegelfacetten zum Einsatz, welche Rückschlüsse von Spiegelformmessungen auf die ursächlichen Verschiebungen und Verkippungen an den Spiegelaufhängungen ziehen lassen. Es dient ein bereits vorhandenes unverformtes Finite-Elemente Spiegelmodell als Optimierungsmodell, welches so lange verformt wird bis es mit einer gegebenen deformierten Spiegelfacette, der Referenz, übereinstimmt. Den Algorithmen werden dabei die Verschiebungen und Rotationen an den vier Spiegelaufhängepunkten in allen drei Raumdimensionen als Optimierungsparameter übergeben. Somit ergeben sich insgesamt 24 freie Parameter für die Optimierung. Damit können in strukturmechanischen Simulationen die Translationen und Rotationen an den Spiegelaufhängungen der Spiegelmodelle angelegt werden und durch die Finite-Elemente Analyse resultierende Verformungen des Spiegels berechnet werden. Anschließend folgt ein Vergleich mit der Referenz. Dies geschieht durch die Bestimmung des quadratischen Mittels der Differenzen der lokalen Steigungsabweichungen der Oberflächennormalenvektoren von Optimierungs- und Referenzmodell, welche die Zielfunktion für die Optimierung darstellt. Ein Problem bei der Optimierung ist durch den hohen Zeitaufwand für die Berechnung einer Funktionsauswertung gegeben. Des Weiteren ist durch die Auswertung der Spiegelform in Ansys die analytische Form der Zielfunktion unklar und muss daher als Black-Box-Funktion betrachtet werden. Darüber hinaus stehen durch die Verwendung von Ansys keine Ableitungen zur Verfügung. Aufgrund dessen fällt die Wahl in dieser Arbeit auf die Verwendung von ableitungsfreien Optimierungsverfahren. Diese Schwierigkeiten sowie die hohe Problemdimension verlangen nach effizienten und robusten Optimierungsverfahren.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/99165/
Document Type:Thesis (Master's)
Title:Anwendung ableitungsfreier Optimierungsverfahren zur Ermittlung von Verformungsursachen solarthermischer Parabolrinnenspiegel
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Klump, HelenaSF-QLFUNSPECIFIED
Date:24 October 2015
Refereed publication:No
Open Access:Yes
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:139
Status:Published
Keywords:Optimierung, Parabolrinne, Ansys, Finite-Elemente Analyse
Institution:Universität Paderborn
Department:Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik
HGF - Research field:Energy
HGF - Program:Renewable Energies
HGF - Program Themes:Concentrating Solar Systems (old)
DLR - Research area:Energy
DLR - Program:E SF - Solar research
DLR - Research theme (Project):E - Qualification (old)
Location: Köln-Porz
Institutes and Institutions:Institute of Solar Research > Qualifizierung
Deposited By: Kruschinski, Anja
Deposited On:06 Nov 2015 10:22
Last Modified:31 Jul 2019 19:56

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