Skip to main content

2022 | OriginalPaper | Buchkapitel

10. Inverse Aerodynamic Design Using Neural Networks

verfasst von : Kensley Balla, Ruben Sevilla, Oubay Hassan, Kenneth Morgan

Erschienen in: Advances in Computational Methods and Technologies in Aeronautics and Industry

Verlag: Springer International Publishing

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

search-config
loading …

Abstract

An efficient computational framework is presented and applied to the inverse aerodynamic shape design problem. The main building block is a novel neural network capable to accurately predict the pressure distribution on aerofoils and wings. The trained neural network is used to accelerate the evaluation of the objective function in an optimisation algorithm based on the gradient-free modified cuckoo search method. Two applications are presented in two and three dimensions for problems involving up to 50 geometric parameters.

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!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Balla K, Sevilla R, Hassan O, Morgan K (2021) An application of neural networks to the prediction of aerodynamic coefficients of aerofoils and wings. Appl Math Model 96:456–479MathSciNetCrossRefMATH Balla K, Sevilla R, Hassan O, Morgan K (2021) An application of neural networks to the prediction of aerodynamic coefficients of aerofoils and wings. Appl Math Model 96:456–479MathSciNetCrossRefMATH
2.
Zurück zum Zitat Brezillon J, Abu-Zurayk M (2013) Aerodynamic inverse design framework using discrete adjoint method. New results in numerical and experimental fluid mechanics VIII. Springer, pp 489–496 Brezillon J, Abu-Zurayk M (2013) Aerodynamic inverse design framework using discrete adjoint method. New results in numerical and experimental fluid mechanics VIII. Springer, pp 489–496
3.
Zurück zum Zitat Dulikravich GS (1997) Aerodynamic shape inverse design methods. In: Sobieczky H (eds) New design concepts for high speed air transport. International centre for mechanical sciences, vol 366. Springer, 1997 Dulikravich GS (1997) Aerodynamic shape inverse design methods. In: Sobieczky H (eds) New design concepts for high speed air transport. International centre for mechanical sciences, vol 366. Springer, 1997
4.
Zurück zum Zitat Haga M, Demuth H, Beale M, DeJesus O (2014) Neural network design, 2nd edn. Martin Hagan Haga M, Demuth H, Beale M, DeJesus O (2014) Neural network design, 2nd edn. Martin Hagan
5.
Zurück zum Zitat Khurana M, Winarto H, Sinha A (2008) Application of swarm approach and artificial neural networks for airfoil shape optimization. In: 12th AIAA/ISSMO multidisciplinary analysis and optimization conference, vol 5954 Khurana M, Winarto H, Sinha A (2008) Application of swarm approach and artificial neural networks for airfoil shape optimization. In: 12th AIAA/ISSMO multidisciplinary analysis and optimization conference, vol 5954
6.
Zurück zum Zitat Piegl L, Tiller W (1995) The NURBS book. Springer, Berlin, Heidelberg Piegl L, Tiller W (1995) The NURBS book. Springer, Berlin, Heidelberg
7.
Zurück zum Zitat Sevilla R, Fernández-Méndez S (2011) Numerical integration over 2D NURBS-shaped domains with applications to NURBS-enhanced FEM. Finite Elem Anal Des 47(10):1209–1220MathSciNetCrossRef Sevilla R, Fernández-Méndez S (2011) Numerical integration over 2D NURBS-shaped domains with applications to NURBS-enhanced FEM. Finite Elem Anal Des 47(10):1209–1220MathSciNetCrossRef
8.
Zurück zum Zitat Sørensen KA, Hassan O, Morgan K, Weatherill NP (2003) A multigrid accelerated hybrid unstructured mesh method for 3D compressible turbulent flow. Comput Mech 31(1–2):101–114CrossRefMATH Sørensen KA, Hassan O, Morgan K, Weatherill NP (2003) A multigrid accelerated hybrid unstructured mesh method for 3D compressible turbulent flow. Comput Mech 31(1–2):101–114CrossRefMATH
9.
Zurück zum Zitat Suresh S, Omkar S, Mani V, Prakash TG (2003) Lift coefficient prediction at high angle of attack using recurrent neural network. Aerosp Sci Technol 7(8):595–602CrossRefMATH Suresh S, Omkar S, Mani V, Prakash TG (2003) Lift coefficient prediction at high angle of attack using recurrent neural network. Aerosp Sci Technol 7(8):595–602CrossRefMATH
10.
Zurück zum Zitat Walton S, Hassan O, Morgan K, Brown M (2011) Modified cuckoo search: a new gradient free optimisation algorithm. Chaos, Solitons & Fractals 44(9):710–718CrossRef Walton S, Hassan O, Morgan K, Brown M (2011) Modified cuckoo search: a new gradient free optimisation algorithm. Chaos, Solitons & Fractals 44(9):710–718CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Yang XS (2010) Nature-inspired metaheuristic algorithms. Luniver Press Yang XS (2010) Nature-inspired metaheuristic algorithms. Luniver Press
12.
Zurück zum Zitat Yang XS, Deb S (2010) Engineering optimisation by cuckoo search. Int J Math Model Numer Optim 1(4):330–343MATH Yang XS, Deb S (2010) Engineering optimisation by cuckoo search. Int J Math Model Numer Optim 1(4):330–343MATH
Metadaten
Titel
Inverse Aerodynamic Design Using Neural Networks
verfasst von
Kensley Balla
Ruben Sevilla
Oubay Hassan
Kenneth Morgan
Copyright-Jahr
2022
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-031-12019-0_10

    Premium Partner