Un’efficiente ottimizzazione del design aerodinamico
L’integrazione tra ottimizzazione fluidodinamica computazionale e progettazione assistita da elaboratore (CAD) consentirebbe di manipolare facilmente una forma ottimizzata e di analizzarla ulteriormente. Il programma di CAD potrebbe essere utilizzato anche per controllare la fabbricazione successiva. Gli scienziati finanziati dall’UE impegnati nel progetto ABOUTFLOW (Adjoint-based optimisation of industrial and unsteady flows) intendono sviluppare interfacce a tale scopo. L’ottimizzazione basata sul gradiente sfrutta il gradiente di una funzione in un dato punto al fine di determinare in quale direzione (matematica) effettuare la ricerca per l’ottenimento di soluzioni migliori. I metodi adjoint per il calcolo del gradiente sono diventati l’approccio scelto per la progettazione della forma aerodinamica. Tali tecniche di ottimizzazione basate sul metodo adjoint offrono prestazioni migliori rispetto agli altri metodi grazie al loro costo computazionale relativamente basso. Gli scienziati del progetto ABOUTFLOW stanno integrando approcci di progettazione attualmente disponibili relativi a topologia e forma mediante l’approccio di ottimizzazione basato sul gradiente, allo scopo di eliminare la necessità di interpretazione manuale dei progetti ottimizzati da parte di un utente esperto. Invece, il progetto ottimale viene inserito direttamente in un programma CAD per analisi successive. Inoltre, e altrettanto importante, il team sta migliorando l’efficienza del calcolo adjoint nei casi di piccoli livelli di instabilità di flusso o flussi instabili, come spesso accade sulle superfici di turbomacchine, automobili e turbine eoliche. I metodi convenzionali di trattamento dell’instabilità coinvolgono il deposito e il ricalcolo della soluzione del flusso a precedenti incrementi di tempo, aumentando significativamente la memoria e il tempo di funzionamento. A metà percorso, sono state raggiunte numerose innovazioni in termini di robustezza, precisione ed efficienza del calcolo adjoint. Un recente codice del metodo adjoint è stato realizzato su un’unità del processore grafico dimostrando importanti miglioramenti nelle prestazioni. Le funzionalità instabili del calcolo adjoint sono state significativamente migliorate e integrate all’interno di solutori industriali che utilizzano il metodo adjoint. Sono state sfruttate con successo per trovare soluzioni aerodinamiche per turbomacchine e automobili, quest’ultime verificate rispetto ai dati di prova della galleria del vento. Infine, i ricercatori stanno gettando le basi per l’integrazione dei gradienti con metodo adjoint nelle catene di progettazione. Una migliore precisione relativa all’ottimizzazione della topologia e lo sviluppo di varie maglie e paradigmi di rappresentazione meshless sono tra i risultati finora raggiunti. Nei prossimi mesi, gli algoritmi saranno testati su problemi realistici di livello industriale per valutare gli approcci migliori. I più promettenti saranno poi inseriti nelle catene di progettazione dei partner industriali per la valutazione finale.
Parole chiave
Ottimizzazione, aerodinamica, progettazione industriale, flusso irregolare, ottimizzazione basata sul metodo adjoint
