2D and 3D aerodynamic shape optimisation using the adjoint approach

摘要

The present paper aims at describing the potential of the adjoint technique for aerodynamic shape optimisation. After a brief description of the continuous adjoint formulation and the aerodynamic optimisation process developed at the DLR, specific requirements for an optimisation framework combined with the adjoint technique are introduced. The drag reduction at constant lift and pitching moment for the RAE2822 airfoil in transonic flow is then presented as validation case. An extension to multi-point optimisation demonstrates the capability of the framework to solve more complex problems. Finally, the wing-body optimisation of a supersonic commercial aircraft confirms the flexibility of the framework and the efficiency of the adjoint technique.%In dem hier vorliegenden Artikel wird das Potential der Adjungiertenverfahren in der aerodynamischen Formoptimierung aufgezeigt. Zunächst wird eine kurze einführende Beschreibung so genannter kontinuierlicher adjungierter Formulierungen gegeben, die in der am DLR entwickelten Optimierungsumgebung Verwendung finden. Ferner werden die spezifischen Anforderungen an die verwendete Optimierungsschale für die Benutzung von Adjungiertenverfahren in der aerodynamischen Formoptimierung erläutert. Als Validierungsfall für dieses Optimierungsverfahren wird die Widerstandsreduktion des transsonischen RAE2822-Profi 1s, unter den Nebenbedingungen eines konstanten Auftriebes und Nickmomentes sowie einer konstanten Profildicke, vorgestellt. Schließlich zeigt die Anwendung des Adjungiertenverfahrens für den Mehrpunktentwurf dieses Profils sowie der Flügel-Rumpf-Optimierung eines Überschallverkehrsflugzeuges, dass auch komplexere aerodynamische Optimierungsaufgaben mit diesem Verfahren in numerisch effizienter Weise gelöst werden können.