Optimalizace aerodynamických vlastností profilu
Loading...
Date
Authors
Müller, Jan
ORCID
Advisor
Mark
N
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Obsahem předložené disertační práce je pokročilá optimalizace profilu nosné plochy obecného letounu. Pro optimalizaci je využito pokročilých metaheuristických optimalizačních technik, založených na evolučních výpočtech a rojových algoritmech. Pro tyto algoritmy je typická robustnost optimalizace a inženýrsky přijatelná míra konvergence a optimality řešení. V rámci řešení byly navrženy a implementovány podstatné modifikace původních optimalizací orientované na profil. Z původního evolučního algoritmu (EA) byla vytvořena nová varianta optimalizace profilu evolučními algoritmy (aEA), následně pak byla z původní optimalizace hejnem částic (PSO) vyvinuta nová varianta optimalizace profilu hejnem částic (aPSO). Dále pak byla vytvořena vlastní hybridizace uvedených metod v paralelní variantě. Pro proces optimalizace bylo využito modelu parametrizace Bezier-PARSEC 3434, generujícího tvar profilu. Pro optimalizace výchozího profilu byl použit parametrický model založeným na B-Spline. Pro verifikaci optimalizací bylo použito statistických testů tj. Mann-Whitneyův test. Pro použití s parametrickými modely, ale také pro meta-optimalizaci byl použit autokonfigurační nástroj IRACE. Simulace fluidní dynamiky pro výpočet základních aerodynamických vlastností (vztlak, odpor, moment), byl realizován programovým vybavením Xfoil. Výsledky byly následně verifikovány pomocí simulace dynamiky tekutin (CFD ANSYS Fluent). Z pohledu optimalizačních úloh, navržených optimalizací a implementací je zřejmé, že jde o komplexní mezioborovou úlohu, jejíž výsledky jsou prezentovány v této práci.
The content of the presented thesis is advanced optimization of the aerofoil wing of a general aircraft. Advanced metaheuristic optimization techniques based on evolutionary calculations and swarm algorithms are used for optimization. These algorithms are characterized by robustness of optimization and engineered degree of convergence and optimality of the solution. Within the solution, fundamental modifications of the original aerofoil optimizations were designed and implemented. A new variant of aerofoil evolutionary algorithms (aEA) was created from the original evolutionary algorithm (EA), followed by a new variant of aerofoil particle swarm optimization (aPSO) developed from the original particle swarm optimization (PSO). Then the hybridization of the mentioned methods was created in a parallel variant. The Bezier-PARSEC 3434 parameterization model that generates the aerofoil shape was used for the optimization process. A parametric model based on B-Spline was used to optimize the original aerofoil. Statistical tests, i.e. the Mann-Whitney test, were used to verify optimizations. The IRACE autoconfiguration tool was used for use with parametric models, but also for meta-optimization. Fluid dynamics simulation for the calculation of basic aerodynamic features (lift, drag, moment) was realized by Xfoil software. The results are then verified using fluid dynamics simulation (CFD ANSYS Fluent). From the point of view of optimization tasks developed by optimization and implementation, it is clear that this is a complex interdisciplinary task, the results of which are presented in this thesis.
The content of the presented thesis is advanced optimization of the aerofoil wing of a general aircraft. Advanced metaheuristic optimization techniques based on evolutionary calculations and swarm algorithms are used for optimization. These algorithms are characterized by robustness of optimization and engineered degree of convergence and optimality of the solution. Within the solution, fundamental modifications of the original aerofoil optimizations were designed and implemented. A new variant of aerofoil evolutionary algorithms (aEA) was created from the original evolutionary algorithm (EA), followed by a new variant of aerofoil particle swarm optimization (aPSO) developed from the original particle swarm optimization (PSO). Then the hybridization of the mentioned methods was created in a parallel variant. The Bezier-PARSEC 3434 parameterization model that generates the aerofoil shape was used for the optimization process. A parametric model based on B-Spline was used to optimize the original aerofoil. Statistical tests, i.e. the Mann-Whitney test, were used to verify optimizations. The IRACE autoconfiguration tool was used for use with parametric models, but also for meta-optimization. Fluid dynamics simulation for the calculation of basic aerodynamic features (lift, drag, moment) was realized by Xfoil software. The results are then verified using fluid dynamics simulation (CFD ANSYS Fluent). From the point of view of optimization tasks developed by optimization and implementation, it is clear that this is a complex interdisciplinary task, the results of which are presented in this thesis.
Description
Keywords
Evoluční algoritmy, hejnové algoritmy, paralelní hybridní algoritmy, Bezier-PARSEC model, profil, křídlo, nosná plocha, optimalizace, metaheuristika, Xfoil., Evolutionary algorithms, swarm algorithms, parallel hybrid algorithms, Bezier-PARSEC model, aerofoil, wing, aerofoil wing, optimization, metaheuristics, Xfoil.
Citation
MÜLLER, J. Optimalizace aerodynamických vlastností profilu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. .
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Konstrukční a procesní inženýrství
Comittee
doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Dalibor Rozehnal, Ph.D. (člen)
Ing. Robert Popela, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Zelinka, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Petr Vašík, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
Defence
Doktorand během obhajoby nedokázal vysvětlit vědecké přínosy práce. Práce postrádá základní atributy vědecké práce, chybí kvalitní rešerše, práce s daty, analýza poznatků, odpovídající vědecké výstupy. Odpovědi na jednotlivé dotazy byly vágní a postrádaly odpověd podlouženou daty. Hlavní nedostatek je chybějící publikační činnost v oblasti disertace, kdy byla v časopisu MENDEL publikována jen jedna dílčí část disertace.
Result of defence
práce nebyla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení