Automatisierte Prozessketten für die strömungsmechanische Bauteiloptimierung gewinnen zunehmend an Bedeutung. Dabei beschränken sich die bereits im industriellen Einsatz befndlichen Methoden fast ausschließlich auf die Anwendung bionischer Algorithmen auf CAD-parametrisierte Geometrien. Auf Basis der jüngsten Fortschritte in der CFD-Topologieoptimierung sowie industrieller Testanwendungen Adjungierten-basierter Formoptimierungswerkzeuge bietet sich allerdings eine auf Adjungierten-Methoden beruhende, sowohl Topologie- als auch Formoptimierung umfassende integrale Prozesskette an. Ausgehend vom zur Verfügung stehenden Bauraum liefert sie eine maßgeschneiderte optimale Geometrie, wobei in jedem Optimierungsschritt die vorhandene Gestaltungsfreiheit bestmöglich ausgenutzt wird. Zentrales Element einer solchen Prozesskette ist die Berechnung von Sensitivitäts-Landkarten mittels Adjungierten-Methode. Wir stellen die solchen Landkarten zugrundeliegende Theorie dar, zeigen berechnete Sensitivitäts-Landkarten eines Klimakanalabschnitts sowie eines Gesamtfahrzeugs und weisen auf die noch fehlenden Glieder in der vorgeschlagenen Optimierungsprozesskette hin.
Automated process chains for optimal fluid dynamic design are getting increasingly important in automotive applications. So far, industrial implementations of optimal design processes in fluid dynamics are mostly restricted to shape optimization with bionic algorithms. However, on the basis of the recent progress in fluid dynamic topology optimization, as well as in industrial applications of adjoint-based shape design, we propose an adjoint-based design process chain comprising both topology and shape optimization. Starting from the feasible installation space, it delivers a fine-tuned optimal geometry, thereby in each step making use of the whole potential of the available design space. The central element of this design process is the computation of sensitivity maps - for both topological and shape sensitivities. We present the theory underlying the computation of sensitivity maps via adjoint states, show sample maps for an air duct segment and a complete passenger car and point out the missing links of the proposed design process chain.
CFD Topology and Shape Optimization with Adjoint Methods
CFD-Topologie- und Formoptimierung mit Adjungierten-Methoden
2006
12 Seiten, 4 Bilder, 13 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Englisch
CFD topology and shape optimization with adjoint methods
Kraftfahrwesen | 2006
|CFD Topology and Shape Optimization with Adjoint Methods
British Library Conference Proceedings | 2006
|Adjoint Formulations for Topology, Shape and Discrete Optimization AIAA Paper
British Library Conference Proceedings | 2007
|Adjoint Methods for Inlet Shape Optimization
AIAA | 2008
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