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Comparison of Gradient-Based and Gradient-Enhanced Response-Surface-Based Optimizers

机译:基于梯度和基于梯度的响应曲面优化器的比较

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摘要

This paper deals with aerodynamic shape optimization using a high-fidelity solver. Because of the computationalncost needed to solve the Reynolds-averaged Navier–Stokes equations, the performance of the shape must benimproved using very few objective function evaluations, despite the high number of design variables. In ournframework, the reference algorithm is a quasi-Newton gradient optimizer. An adjoint method inexpensivelyncomputes the sensitivities of the functions, with respect to design variables, to build the gradient of the objectivenfunction. As usual, aerodynamic functions show numerous local optima when the shape varies, and a more globalnoptimizer is expected to be beneficial. Consequently, a kriging-based optimizer is set up and described. It uses annoriginal sampling refinement process that adds up to three points per iteration by using a balancing between functionnminimization and error minimization. To efficiently apply this algorithm to high-dimensional problems, the samensampling process is reused to form a cokriging (gradient-enhanced model) based optimizer. A comparative study isnthen described on two drag-minimization problems depending on 6 and 45 design variables. This study wasnconducted using an original set of performance criteria, characterizing the strength and weakness of each optimizernin terms of improvement, cost, exploration, and exploitation.
机译:本文使用高保真度求解器进行空气动力学形状优化。由于解决雷诺平均Navier-Stokes方程所需的计算量,尽管设计变量很多,但必须使用很少的目标函数评估来改善形状的性能。在我们的框架中,参考算法是准牛顿梯度优化器。伴随方法相对于设计变量廉价地计算了函数的灵敏度,以建立目标函数的梯度。像往常一样,当形状变化时,空气动力学功能会表现出众多的局部最优,因此,希望有一个更好的全局最优器。因此,建立并描述了基于kriging的优化器。它使用非原始采样优化过程,通过在函数最小化和误差最小化之间取得平衡,每次迭代最多可增加三个点。为了将这种算法有效地应用于高维问题,可以重复使用相同的采样过程来形成基于协同克里格(梯度增强模型)的优化器。还没有对根据6和45个设计变量的两个阻力最小化问题进行比较研究。这项研究是使用一组原始的性能标准进行的,从改进,成本,勘探和开发等方面描述了每个优化的优势和劣势。

著录项

  • 来源
    《AIAA Journal》 |2010年第5期|p.981-994|共14页
  • 作者

    J. Laurenceau;

  • 作者单位

    Centre Européen de Recherche et Formation Avancées en Calcul Scientifique,;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

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