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000687847 1001_ $$0P:(DE-82)689268$$aAbu-Zurayk, Mohammad$$b0
000687847 245__ $$aAn aeroelastic coupled adjoint approach for multi-point designs in viscous flows$$cMohammad Abu-Zurayk, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik, Braunschweig$$honline
000687847 246_3 $$aGekoppeltes adjungiertes Verfahren für den Navier-Stokes basierten aeroelastischen Mehrpunktentwurf$$yGerman
000687847 250__ $$aAls Manuskript gedruckt
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000687847 4900_ $$aForschungsbericht / DLR, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt$$v2017-10
000687847 500__ $$aAuch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2017
000687847 502__ $$aDissertation, RWTH Aachen University, 2016$$bDissertation$$cRWTH Aachen University$$d2016$$gFak01$$o2016-05-12
000687847 5203_ $$aWährend des Fluges wird der Flügel basierend auf der Interaktion der Aerodynamik mit der Elastizität der Struktur deformiert. Diese Deformation beeinflusst das aerodynamische Strömungsfeld und demzufolge ist die Berücksichtigung der Elastizität der Struktur bei der Optimierung der Flügelform notwendig, um die aerodynamischen Beiwerte präzise vorherzusagen. Gradienten basierende Optimierungsalgorithmen sind effizient und deshalb geeignet für aeroelastische Formoptimierung des Flügels mit hochwertigen numerischen Verfahren. Diese Arbeit präsentiert ein effizientes Verfahren um die Gradienten, die für solche Optimierungen notwendig sind, zu berechnen. Eine bereits existierende Methode, die reibungsbehaftete Strömungsadjungierte, wird erweitert um die Elastizitätseffekte der Struktur zu berücksichtigen. Der Hauptbestandteil dieser Arbeit besteht aus der Ableitung der Methoden zur Strömung-Struktur Kopplung und der Implementierung der gekoppelten adjungierten Gleichungen. Vorteilhaft bei dieser gekoppelten aeroelastischen Adjungiertenmethode ist, dass sie die Gradienten genau und nahezu unabhängig von der Anzahl der Entwurfsparameter der Optimierung berechnet. Dies ermöglicht hochwertigen numerischen Verfahren Mehrpunktoptimierungen mit akzeptablem numerischem Aufwand. In diesem Zusammen-hang kann festgestellt werden, dass die numerischen Kosten mit dieser adjungierten Methodik um mehr als 80% reduziert werden können im Vergleich zu einem konventionellen finite Differenzen Ansatz. Nachdem das Verfahren zur Berechnung der Gradienten erfolgreich validiert ist, werden vier Szenarien für eine Flügel-/Rumpfgeometrie bei transsonischen Anströmbedingungen optimiert. Dabei werden die Einflüsse sowohl von verschiedenen Flugpunkten als auch einer Randbedingung hinsichtlich des Gewichts des Flugzeugs untersucht. Diese Randbedingung zeigt vorteilhafte Ergebnisse sowohl für die Aerodynamik als auch für die Struktur des Flugzeugs.$$lger
000687847 520__ $$aAs the wing flies, its structural elasticity interacts with the aerodynamic loads and the wing deforms. This deformation influences the aerodynamic flow over the wing. Hence, besides employing high-fidelity flow equations, considering the structural elasticity is necessary for an accurate prediction of the wing aerodynamic coefficients. Wing shape optimizations that consider high-fidelity aeroelastic effects are computationally costly and therefore the gradient-based algorithms are suitable for them. This study presents an efficient approach for computing the gradients required for such optimizations. An existing viscous flow adjoint approach is extended to include the structural elasticity effects. The contribution of this work is, to differentiate the flow-structure coupling methods and to implement the coupled adjoint equations in order to use it within industrially relevant wing-shape optimizations. The advantages of this coupled aeroelastic adjoint approach are that it computes the gradients accurately and nearly independently of the number of design parameters engaged in the optimization, hence it is possible to use high number of design parameters. This allows high-fidelity multipoint optimizations within acceptable computational time. In this context, it is found that the adjoint approach is saving more than 80% of the computational cost when compared to the conventional finite differences approach for computing the gradients. After successfully validating the gradients obtained with the developed approach, four optimization scenarios are performed on a wing-body configuration in a transonic flow regime. The effects of considering several flight points as well as considering some rough weight constraint are tested and this latter constraint shows beneficial results for aerodynamics as well as the structure of the aircraft.$$leng
000687847 591__ $$aGermany
000687847 653_7 $$aaeroelastic adjoint approach
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000687847 653_7 $$agradient-based optimization
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000687847 7001_ $$0P:(DE-82)IDM00031$$aFrank, Martin$$b2$$eThesis advisor$$urwth
000687847 7001_ $$0P:(DE-82)IDM00698$$aBehr, Marek$$b3$$eThesis advisor$$urwth
000687847 7001_ $$0P:(DE-82)136987$$aKroll, Norbert$$b4$$eThesis advisor
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