مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهینه سازی دوهدفه اشکال آیرودینامیکی با استفاده از الگوریتم جستجوی گرانشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد
2 هیات علمی- دانشگاه بیرجند- گروه مکانیک
3 هیات علمی
چکیده
در این مقاله از الگوریتم جستجوی گرانشی (برای اولین بار) به منظور بهینه‌سازی دوهدفه هندسه ایرفویل استفاده شده است. معادلات تراکم‌پذیر دو بعدی ناویر- استوکس به همراه مدل اسپالارت-آلماراس برای شبیه‌سازی جریان لزج و مغشوش مورد استفاده قرار گرفته است. ابتدا کارایی و صحت مجموعه‌های بهینه‌ساز با بهینه‌سازی معکوس دوهدفه بررسی شده است. در این حالت توابع هدف، اختلاف نیروی پسا و برآ با مقادیر متناظر کمیات از ایرفویل هدف NACA0012 بوده است، به طوریکه یک دسته ایرفویل به عنوان ایرفویل‌های شروع کننده به صورت تصادفی انتخاب شده و هدف، بدست آوردن ایرفویل‌هایی بوده است که توابع هدف در نظر گرفته شده را ارضا کنند. در بهینه‌سازی مستقیم، الگوریتم‌ جستجوی گرانشی به‌کار رفته در کار حاضر با تغییر متغیرهای طراحی ایرفویل (مربوط به روش پارسس)، درصدد رسیدن به متغیر‌های مناسب و در نتیجه یافتن دسته ایرفویل‌های بهینه با توابع هدف برآی بیشینه و پسای کمینه شده است. این الگوریتم با شروع از یک دسته ایرفویل اولیه به حل پرداخته و به سمت ایرفویل‌هایی هدایت می‌شود که توابع هدف ذکر شده را تامین کند. مقایسه نتایج (جبهه پرتو) بدست آمده نشان دهنده‌ عملکرد بهتر و مناسب‌تر الگوریتم جستجوی گرانشی نسبت به الگوریتم جمعیت ذرات و تحقیقات پیشین (انجام یافته با دیگر روش‌های فرا ابتکاری) به منظور بهینه‌سازی آیرودینامیکی می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Two-Objective Optimization of Aerodynamic Shapes Using Gravitational Search Algorithm

نویسندگان English

Mehdi Hosseinipour 1
Majid Malek Jafarian 2
Ali Safavinejad 3
چکیده English

Gravitational search algorithm (for the first time) has been used for two-objective optimization of airfoil shape, in this article. 2D compressible Navier-Stokes equations with Spalart-Allmaras model has been used to simulate viscous and turbulent flow. First, efficiency and accuracy of the optimizer sets have been evaluated using inverse optimization. Objective functions were differences between drag and lift with their corresponding values of the NACA0012 objective airfoil, as a set of airfoils randomly were chosen as starter airfoils, in this case and the aim was to obtain the airfoils that satisfy the considered objective functions. In direct optimization, gravitational search algorithm that has been used in the present work, has achieved proper parameters (related to the Parsec method) and consequently has found optimized airfoils with maximum lift and minimum drag objective functions. This algorithm starts to slove using a set of airfoils and it is directed towards the airfoils that provide the mentioned objective functions. Comparison of the results (Pareto fronts) shows better and more proper performance of the gravitational search algorithm rather than particle swarm optimization algorithm and former researches (done using other meta-heuristic algorithms) for aerodynamic optimizations.

کلیدواژه‌ها English

Two-Objective Optimization
Gravitational search algorithm
Paticle swarm optimization
Parsec method
2D compressive Navier-Stokes equations