An efficient radial basis function mesh deformation scheme within an adjoint-based aerodynamic optimization framework

• Main Author: Poirier, Vincent
• Other Authors: Sivakumaran Nadarajah (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2012
• Subjects: Engineering - Mechanical
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=106252

Mesh deformation schemes play an important role in numerical aerodynamic optimization. As the aerodynamic shape changes, the computational mesh must adapt to conform to the deformed geometry. In this work, an extension to an existing fast and robust Radial Basis Function (RBF) mesh movement scheme is presented. Using a reduced set of surface points to define the mesh deformation increases the efficiency of the RBF method; however, at the cost of introducing errors into the parameterization by not recovering the exact displacement of all surface points. A secondary mesh movement is implemented, within an adjoint-based optimization framework, to eliminate these errors. The proposed scheme is tested within a 3D Euler flow by reducing the pressure drag while maintaining lift of a wing-body configured Boeing-747 and an Onera-M6 wing. As well, an inverse pressure design is executed on the Onera-M6 wing and an inverse span loading case is presented for a wing-body configured DLR-F6 aircraft. === Les méthodes de déformation de maillage jouent un rôle important dans le domaine d'optimisation numérique aérodynamique. Lorsqu'une géométrie aérodynamique change de forme pendant l'optimisation, le maillage doit s'adapter pour assurer qu'il se conforme bien à la nouvelle géométrie. Cette thèse présente l'extension d'une méthode de déformation de maillage à base de fonctions basiques radiales(RBF). La rapidité de l'algorithme RBF peut être améliorée en utilisant un sous-ensemble de points à la surface de la géométrie pour gouverner la déformation du maillage. Par contre, cela introduit des erreurs dans la paramétrisation de la géométrie puisque les déplacements de tous les point de surface ne seront pas correctement récupérés. Ainsi, cette thèse propose l'utilisation d'une deuxième méthode de déformation de maillage afin d'ajuster le déplacement des points de surface pour bien récupérer la nouvelle géométrie modifiée. La méthode adjointe est employée dans le cadre d'analyse 3D d'écoulement de fluide Euler. La méthode proposée de déformation de maillage est validée en l'appliquant à l'optimisation de la trainée d'un Boeing-747 et d'une aile Onera-M6. Aussi, un cas de design qui récupère une distribution spécifique de pression statique est exécuté pour l'aile Onera-M6.