Skuteczna optymalizacja aerodynamicznych konstrukcji
Połączenie optymalizacji obliczeniowej dynamiki przepływów z projektowaniem wspomaganym komputerowo (CAD) pozwoliłoby na łatwe manipulowanie zoptymalizowanym kształtem i jego dalszą analizę. Program CAD można by wykorzystać nawet do kontroli późniejszej produkcji. Naukowcy uczestniczący w projekcie ABOUTFLOW(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Adjoint-based optimisation of industrial and unsteady flows), finansowanym ze środków UE, planują opracowanie odpowiednich interfejsów. Optymalizacja gradientowa wykorzystuje gradient funkcji w danym punkcie do określenia, w którym kierunku (matematycznym) należy prowadzić poszukiwania w celu znalezienia najlepszych rozwiązań. Metody sprzężonego obliczania gradientu są najczęściej stosowane w projektowaniu kształtów aerodynamicznych. Tego rodzaju oparte na sprzęganiu techniki optymalizacyjne są lepsze od innych metod pod względem relatywnie niskich kosztów obliczeniowych. Naukowcy uczestniczący w projekcie ABOUTFLOW łączą aktualnie dostępne metody projektowania kształtów i topologii z metodą optymalizacji gradientowej, aby wyeliminować konieczność interpretacji zoptymalizowanych projektów przez specjalistę. Zamiast tego optymalny projekt będzie przekazywany bezpośrednio do programu CAD w celu poddania go analizom. Ponadto, co równie ważne, zespół pracuje nad poprawą wydajności obliczeń sprzężonych w przypadkach niskiego poziomu niestabilności przepływu lub przepływów nieustalonych, które często występują na powierzchniach maszyn wirowych, samochodów i turbin wiatrowych. Konwencjonalne metody radzenia sobie z niestabilnością polegają na zapisywaniu i ponownym przeliczaniu rozwiązania przepływu przy wcześniejszych przyrostach czasowych, co znacząco obciąża pamięć i wydłuża czas obliczeń. Na półmetku prac uczeni mają na koncie liczne usprawnienia dotyczące niezawodności, dokładności i wydajności obliczeń sprzężonych. W procesorze graficznym zaimplementowano nowy kod sprzężony, oferujący istotną poprawę wydajności. Zwiększono także możliwości obliczania nieustalonego sprzęgania i zaimplementowano je w przemysłowych solwerach. Zostały one z powodzeniem wykorzystane do znajdowania rozwiązań aerodynamicznych dotyczących maszyn wirowych i samochodów, a w tym ostatnim przypadku porównano je z danymi pochodzącymi z testów w tunelu aerodynamicznym. Uczeni przygotowują też grunt pod włączenie gradientów sprzężonych do łańcuchów projektowania. Do tej pory udało się między innymi poprawić dokładność optymalizacji topologii oraz opracować różne paradygmaty reprezentacji siatkowej i bezsiatkowej. W kolejnych miesiącach algorytmy te zostaną przetestowane w oparciu o realistyczne problemy przemysłowe w celu określenia najlepszych metod. Najbardziej obiecujące z nich zostaną włączone do łańcuchów projektowania u partnerów przemysłowych w celu poddania ich końcowej ocenie.
