Skip to main content
Erschienen in: Structural and Multidisciplinary Optimization 3/2024

01.03.2024 | Industrial Application Paper

Aerodynamic shape optimization using graph variational autoencoders and genetic algorithms

verfasst von: Jorge Jabón, Sergio Corbera, Roberto Álvarez, Rafael Barea

Erschienen in: Structural and Multidisciplinary Optimization | Ausgabe 3/2024

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The use of machine learning in aerodynamic shape optimization problems has significantly increased in recent years. While existing deep learning techniques enable efficient design space exploration on data with an underlying Euclidean or grid-like structure, the direct optimization of non-parametric 3D geometries is still limited. In this article, we propose a geometric deep learning model that generates triangled-based meshed surfaces through the use of a graph variational autoencoder that learns the latent representations of a non-parametric 3D dataset. Once this framework is trained to embed all the input meshes in a properly distributed latent space, its exploration is managed by a genetic algorithm. In this regard, the NSGA-II is the agent in charge of sampling geometries that combine topology and aerodynamic features of the initial ones. Furthermore, in each iteration, it evaluates their aerodynamic performance with CFD in order to guide the optimization process and find the most effective region of the latent space. As a result, those solutions that maximize aerodynamic performance are provided through a Pareto front. The application to a case study and a real-world application is introduced aiming to validate the proposed approach.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
Zurück zum Zitat Bellman R (1957) Dynamic programming. Princeton University Press, New Jersey Bellman R (1957) Dynamic programming. Princeton University Press, New Jersey
Zurück zum Zitat Berguin SH, Mavris DN (2014) Dimensionality reduction in aerodynamic design using principal component analysis with gradient information. In: 10th AIAA multidisciplinary design optimization conference, pp 71–87, https://doi.org/10.2514/6.2014-0112 Berguin SH, Mavris DN (2014) Dimensionality reduction in aerodynamic design using principal component analysis with gradient information. In: 10th AIAA multidisciplinary design optimization conference, pp 71–87, https://​doi.​org/​10.​2514/​6.​2014-0112
Zurück zum Zitat Bishop CM (2006) Pattern recognition and machine learning. Springer, New York Bishop CM (2006) Pattern recognition and machine learning. Springer, New York
Zurück zum Zitat Bouritsas G, Bokhnyak S, Ploumpis S, Bronstein M, Zafeiriou S (2019) Neural 3D Morphable models: spiral convolutional networks for 3D shape representation learning and generation. In: Proceedings of the IEEE/CVF international conference on computer vision, pp 7213–7222, https://doi.org/10.48550/ARXIV.1905.02876 Bouritsas G, Bokhnyak S, Ploumpis S, Bronstein M, Zafeiriou S (2019) Neural 3D Morphable models: spiral convolutional networks for 3D shape representation learning and generation. In: Proceedings of the IEEE/CVF international conference on computer vision, pp 7213–7222, https://​doi.​org/​10.​48550/​ARXIV.​1905.​02876
Zurück zum Zitat Deb K (2011) Multi-objective optimization using evolutionary algorithms. John Wiley & Sons, New York Deb K (2011) Multi-objective optimization using evolutionary algorithms. John Wiley & Sons, New York
Zurück zum Zitat Rogalsky T, Derksen RW, Kocabiyik S (1999) Differential evolution in aerodynamic optimization. Can Aeronaut Space J 46(4):183–190 Rogalsky T, Derksen RW, Kocabiyik S (1999) Differential evolution in aerodynamic optimization. Can Aeronaut Space J 46(4):183–190
Metadaten
Titel
Aerodynamic shape optimization using graph variational autoencoders and genetic algorithms
verfasst von
Jorge Jabón
Sergio Corbera
Roberto Álvarez
Rafael Barea
Publikationsdatum
01.03.2024
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Structural and Multidisciplinary Optimization / Ausgabe 3/2024
Print ISSN: 1615-147X
Elektronische ISSN: 1615-1488
DOI
https://doi.org/10.1007/s00158-024-03771-5

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2024

Structural and Multidisciplinary Optimization 3/2024 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.