Optimierung
Das Ziel numerischer Simulationen ist im Allgemeinen nicht nur die Prognose der Performance eines vorliegenden Entwurfs. Vielmehr sollen Aussagen über die die Funktion und Performance wesentlich beeinflussenden Parameter getroffen sowie mögliches Optimierungspotential schnell und effizient identifiziert werden. Zur Unterstützung und Beschleunigung von Analyse und Optimierung von strömungstechnischen Designs bietet moderne CFD-Software spezielle automatisierte Verfahren zur parameterisierten und parameterfreien Optimierung.
In einer parametrisierten Optimierung werden Eingangsparameter der Berechnung (Abmessungen, Randbedingungen) in vorgegebenen Grenzen varriiert. Durch wiederholende Berechnung mit variierenden Eingangsparametern kann deren Einfluss auf definierte Ergebnisgrößen korrelativ bestimmt werden.
Nahezu jede Benutzereingabe kann parametrisiert werden. Dazu zählen:
- Geometrieabmessungen
- Netzauflösung
- Randbedingungen
- Quantitative Auswertung
Die Daten jedes Teilprozesses und die Datenübergabe zwischen den Prozessen werden automatisiert verwaltet. Nach Änderung eines Parameters durchläuft die Optimierungssoftware alle Teilprozesse selbstständig und automatisiert. Dies ermöglicht die Durchführung von Sensitivitätsstudien und darauf aufbauend parametrisierten Optimierungen.
Adjungierte Löser in CFD-Softwarepaketen ermöglichen es, eine Gestaltoptimierung auf Grundlage einer Verformung des Netzes während der Berechnung durchzuführen. Für jeden Randknoten des Netzes wird dabei in einem ersten Schritt der Einfluss einer Verschiebung auf eine zu untersuchende Zielgröße (Druckverlust, Widerstand, Auftrieb) ermittelt. Die ermittelte Verschiebung wird auf das Netz aufgebracht und eine erneute Strömungsberechnung durchgeführt. Dieses Verfahren wird iterativ wiederholt, bis ein Optimum der Zielgröße erreicht ist.
