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01.02.2020 | Research Article

Efficient aerodynamic shape optimization through reduced order CFD modeling

Zeitschrift:
Optimization and Engineering
Autoren:
Peng Shengfang, Zhang Junjie, Zhang Chunyu
Wichtige Hinweise

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

Although computational power is increasingly available, high-fidelity simulation based aerodynamic shape optimization is still challenging for industrial applications. To make the simulation based optimization acceptable in the practice of engineering design, a technique combining mesh morphing and reduced order modeling is proposed for efficient aerodynamic optimization based on CFD simulations. The former technique avoids the time-consuming procedure of geometry discretization. And the latter speeds up the procedure of field solution by exploiting pre-computed solution snapshots. To test the efficiency of the proposed method, the windshield of a motorbike is analyzed and optimized. It is shown that even the total number of cells of the mesh is around 0.4 million, the CFD computation and the post-processing of the results can be completed in less than 10 s if the reduced order model is adopted. Running on a personal computer, the generic algorithm is applied to optimize the profile of the windshield. A 8% reduction of the drag coefficient is achieved after 800 queries of the reduced order CFD model and the total CPU time is only around 2 h.

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