Zlepšení tvaru leteckých profilů pomocí adjungované optimalizace a panelové metody

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá adjungovanou optimalizací vztlakového profilu, která byla použita v kombinaci s panelovou metodou pro řešení proudění. Výhodou adjungované metody je zejména její nízká výpočetní náročnost, která je při optimalizaci v mechanice tekutin velmi důležitým kritériem při výběru metody. V této práci je provedeno rigorózní odvození adjungované metody a všech rovnic potřebných pro optimalizaci. Výsledkem práce je script pro optimalizaci vztlakového profilu, jehož výstupy byly verifikovány nezávislým výpočtem v programu Xfoil. Vzhledem k výpočetní nenáročnosti scriptu je tuto optimalizaci možné využít již v raných fázích návrhu a získat tak nejlepší možné výsledky. Také bylo provedeno zkoumání chování optimalizovaných profilů v návrhových i nenávrhových provozních režimech.

This thesis deals with airfoil optimization using the discrete adjoint method coupled with the panel method used for flow solution. The main advantage of the adjoint method is its computational efficiency, which is one of the defining characteristics of any optimization method used in fluid mechanics. In this thesis, a rigorous derivation of the governing equations of the adjoint method is carried out, as well as the derivation of all necessary equations needed for the optimization. The outcome of this thesis is a script for the adjoint optimization of an airfoil. The results of this optimization have been verified using Xfoil software. Thanks to the computational efficiency of the script, it is possible to employ it early during the design phase, which yields the best possible results. In this thesis, the behavior of optimized airfoils subjected to both design and non-design operating conditions was also studied.