유전알고리즘을 이용한 비점성 천음속 날개꼴의 최적설계 = Genetic algorithm based multiobjective optimization of inviscid transonic airfoils
저자
발행사항
서울 : 연세대학교 대학원, 2000
학위논문사항
학위논문(석사)-- 연세대학교 대학원: 기계공학과 2000. 2
발행연도
2000
작성언어
한국어
주제어
KDC
558.3432 판사항(4)
발행국(도시)
서울
형태사항
vi, 55p. : 삽도 ; 26 cm.
소장기관
본논문은 오일러 방정식을 기본으로 하여 천음속(transonic) 익형설계에 있어서 유전알고리즘(GA's)을 적용하는 것이다. 유전알고리즘처럼 전역 최적화 기법(global search strategies)을 이용한 형상 최적화(shape optimization)는 최근 크게 각광을 받고 있는 방법이다. 실제적인 공기역학 설계 문제에서, 설계변수는 연속, 불연속 또는 정수형을 가진 변수이고, 특히 천음속(transonic)에서의 충격파(shockwave)같은 비선형적인 공기역학적 특징들은 익형 주위의 유체의 불연속을 야기한다. 이런 경우 전통적인 최적화 방법에서는 설계 공간을 지극히 축소하더라도 전역 최적값을 찾아 낸다는 것은 아주 어려운 일이지만 유전알고리즘은 이런 문제를 크게 개선 시킬수 있는 장점이 있다.
본 연구에서는 압축성 비점성 유동을 대표하는 Euler 방정식을 기반으로 2개이상의 설계속도 점에서 최대한의 양항비(lift to drag ratio)를 얻기 위해 우선 유전알고리즘을 이용한 단일목적함수최적화를 사용하였다. 단일목적함수최적화 결과를 통해 또 다른 설계점에서의 최적화문제를 적용하였다. 최적화된 천음속 익형이 갖고 있는 아음속대에서의 특성저하를 상쇄시키는 익형을 다중목적함수최적화를 이용하여 보완하고자 한다. 특히 단순 유전알고리즘뿐만 아니라 다단계탐색과 방향성 교배등의 응용탐색기법을 이용하여 계산 효율을 높였다.
The thesis explores the use of genetic algorithms (GA's) and their capabilities in design of transonic airfoils based on Euler formulation. There has been considerable recent attention in aerodynamic shape optimization using global search strategies such as genetic algorithms. In practical aerodynamic design problems, the design variables are represented by a mix of continuous, discrete and Integer design variables. In case of transonic flow, the nonlinear aerodynamic phenomenon such as shock wave results in flow discontinuity around an airfoil. That is, the design space may be multimodal, or even disjointed, making it very difficult to identify the global optimum. In such problems, traditional gradient based search methods are considered inadequate due to their inherent propensity to converge to a relative optimum closest to the starting design. So the GA based optimization strategy has been found to be effective.
The design objective is to find the optimal transonic airfoil shape, maximizing the aerodynamic performances of L/D on multiple design points with constraint on the maximum airfoil thickness ratio. The optimal airfoil in transonic region is tendency to have bad aerodynamic characteristics in subsonic region Thus in this thesis, the airfoil is optimized in not only transonic but also subsonic region using multiobjective optimization skills, and to reduce computational time, advanced strategies like multistage and directed crossover in GA's is uesd.
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