To efficiently calculate the sensitivity derivative of hydrodynamic objective functionals with respect to the shape, the adjoint Navier-Stokes equations were derived analytically. Consistent adjoint discretisation schemes were developed term-wise from the primal finite-volume discretisation. The adjoint method, implemented in the framework of a general-purpose pressure-correction based RANS code for unstructured grids, was validated against analytical solutions and verified by means of the direct-differentiation method. The adjoint-based sensitivity derivative was computed to guide a manual re-design of a ship hull to improve the wake field. Moreover, automatic shape-optimisation runs were carried out to reduce the power loss for ducted flows.

    Zur effizienten Berechnung hydrodynamischer Zielfunktionsableitungen nach der Form wurden die adjungierten Navier-Stokes Gleichungen analytisch hergeleitet. Auf Basis der primalen Finite-Volumen-Diskretisierung wurden konsistente adjungierte Diskretisierungsschemata entwickelt und im Rahmen eines Druckkorrekturalgorithmus für unstrukturierte Gitter implementiert. Das Verfahren wurde gegen analytische Lösungen validiert und numerisch verifiziert. Es wurde eine adjungierte Sensitivitätsanalyse hinsichtlich der Nachstromqualität eines Schiffsrumpfes durchgeführt, um eine manuelle Formmodifikation des Rumpfes zu unterstützen. Außerdem wurden automatisierte Formoptimierungen zur Reduktion der Energiedissipation in Innenströmungen durchgeführt.


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    Title :

    Adjoint Navier-Stokes methods for hydrodynamic shape optimisation


    Additional title:

    Adjungierte Navier-Stokes-Methode für hydrodynamische Zielfunktionsableitungen



    Published in:

    Edition :

    [Elektronische Ressource]


    Publication date :

    2012


    Size :

    Online-Ressource (PDF-Datei: XV, 196 S., 4,4 MB)


    Remarks:

    graph. Darst.
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    Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Electronic Resource


    Language :

    English



    Classification :

    BKL:    55.40 Schiffstechnik, Schiffbau / 50.33 Technische Strömungsmechanik
    DDC:    620
    RVK:    ZO 6230



    Adjoint Navier-Stokes methods for hydrodynamic shape optimisation

    Stück, Arthur / Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie | TIBKAT | 2012



    Discrete Adjoint Method for Unstructured Navier-Stokes Solver

    Kim, H.-J. / Nakahashi, K. / American Institute of Aeronautics and Astronautics | British Library Conference Proceedings | 2005


    Discrete Adjoint Method for Unstructured Navier-Stokes Solver

    Kim, Hyoung-Jin / Nakahashi, Kazuhiro | AIAA | 2005


    Shape optimisation for aerodynamic performance using adjoint methods

    Wade, A. / Keating, M. / Petrone, G. | Tema Archive | 2014