Optimización eficiente del diseño aerodinámico
Integrar la optimización mediante dinámica de fluidos computacional con el diseño asistido por ordenador (CAD) permitiría manipular fácilmente una forma optimizada y profundizar en su análisis. Incluso se podría usar el programa CAD para controlar la fabricación subsiguiente. El grupo de científicos del proyecto ABOUTFLOW(se abrirá en una nueva ventana) (Adjoint-based optimisation of industrial and unsteady flows), financiado por la Unión Europea, planeaba desarrollar interfaces para llevar a cabo esta tarea. La optimización basada en gradientes aprovecha el gradiente de una función en un punto dado para determinar en qué dirección (matemática) se deben buscar las mejores soluciones. Los métodos para calcular el gradiente mediante adjuntos se han convertido en el enfoque más deseado para el diseño de formas aerodinámicas, ya que superan a otros métodos por su coste computacional, que es relativamente bajo. Los científicos de ABOUTFLOW trabajan para integrar enfoques existentes sobre el diseño de las formas y la topología con el enfoque de optimización basada en gradientes con el fin de eliminar la necesidad de que un usuario experto interprete los diseños optimizados manualmente. En lugar de ello, el diseño óptimo servirá directamente como punto de partida de un programa de CAD para análisis subsiguientes. Además, e igualmente importante, el equipo trabaja en la mejora de la eficiencia del cálculo de los adjuntos en casos de niveles bajos de inestabilidad de flujo o flujos inestables, como sucede a menudo en las superficies de maquinaria con turbo, automóviles y aerogeneradores. Los métodos convencionales para tratar la inestabilidad implican almacenar y volver a calcular la solución del flujo con incrementos de tiempo hacia el pasado, lo cual aumenta de forma importante la memoria utilizada y el tiempo de ejecución. A medio plazo, se han logrado numerosos avances en la solidez, la precisión y la eficiencia del cálculo de adjuntos. El código de nuevo desarrollado sobre adjuntos se ha implementado en una unidad de procesador gráfico y ha servido para demostrar aumentos importantes en el rendimiento. Las funciones de cálculo de adjuntos inestables también han mejorado de forma importante y se han integrado en solucionadores de adjuntos industriales. Se han aprovechado con éxito para determinar soluciones aerodinámicas de maquinaria con turbo y automóviles. Esto último se ha podido verificar frente a los datos de pruebas en túnel de viento. Finalmente, los investigadores trabajan para sentar las bases de la integración de los gradientes de adjuntos en las cadenas de diseño. Entre los resultados obtenidos hasta la fecha, destacan la mejora de la precisión de la optimización de la topología y el desarrollo de distintos paradigmas de representación con y sin malla. Durante los próximos meses se probarán los algoritmos sobre problemas industriales realistas con el fin de evaluar los mejores enfoques. A continuación, los más prometedores se incorporarán en las cadenas de diseño de los socios industriales para su evaluación final.
Palabras clave
Optimización, aerodinámico, diseño industrial, flujos inestables, optimización basada en adjuntos
