Αεροδυναμική Βελτιστοποίηση Αεροτομής με χρήση της Συνεχούς Συζυγούς Μεθόδου στο OpenFOAM και Παραμετροποίηση μέσω Αρμονικών Συντεταγμένων - Χατζηγεωργίου, Δημήτριος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2017)
Οι συνεχώς αυξανόμενες περιβαλλοντικές απαιτήσεις σε συνδυασμό με την αύξηση στις τιμές των καυσίμων αλλά και την ανάπτυξη της τεχνολογίας, θα οδηγήσει σε ριζικές αλλαγές στον τομέα των αερομεταφορών τα επόμενα χρόνια. Επιπλέον οι απαιτήσεις των καταναλωτών για φθηνότερα, ταχύτερα και πιο άνετα ταξίδια έχει οδηγήσει τις κατασκευάστριες εταιρείες στην έρευνα για νέες τεχνολογικές λύσεις στο τομέα της αεροναυπηγικής. Στο στάδιο της μελέτης και της έρευνας βρίσκεται η ανάπτυξη νέων πτερύγων που θα αντικαταστήσουν τις υπεραντωτικές διατάξεις (highlift devices) με σκοπό τη μείωση του συντελεστή οπισθέλκουσας και του αεροδυναμικού θορύβου. Επιπλέον μειώνεται αισθητά και το βάρος λόγω απουσίας μεγάλου μέρους του μηχανισμού (τμήμα υπεραντωτικής διάταξης). Η επιπλέον άνωση που απαιτείται κατά την απογείωση και την προσγείωση θα γίνεται πλέον μέσω παραμόρφωσης της υπάρχουσας πτέρυγας με τη βοήθεια των έξυπνων υλικών. Ο όρος “έξυπνα” προσδίδεται στα υλικά όχι μόνο λόγω των χημικών ή/και συστατικών ιδιοτήτων τους αλλά και λόγω της σύνδεσής τους πλέον με προγράμματα software και αισθητήρες δίνοντας τους έτσι τη δυνατότητα να αλληλοεπιδρούν με το περιβάλλον τους αλλάζοντας χαρακτηριστικά ανάλογα με τις συνθήκες πτήσης. Στην εργασία αυτή εφαρμόζεται βελτιστοποίηση μορφής αεροτομής, με σκοπό την εύρεση της βέλτιστης γεωμετρίας στην οποία πρέπει να παραμορφωθεί. Στόχος της βελτιστοποίησης είναι η παραγωγή αντίστοιχου, ή καλύτερου, συντελεστή άνωσης από αυτόν που επιτυγχάνεται από την υπεραντωτική διάταξη στο πίσω μέρος της αεροτομής γνωστό και ως flap. Ωστόσο δεν λαμβάνονται υπόψη αντοχές των υλικών. Πραγματοποιήθηκε 2D ανάλυση για την εύρεση των πεδίων πίεσης και ταχύτητας ενώ χρησιμοποιήθηκε αιτιοκρατική βελτιστοποίηση με μέθοδο απότομης καθόδου (Steepest Descent Method). Ο υπολογισμός των παραγώγων ευαισθησίας έγινε με τη χρήση της συνεχούς συζυγούς μεθόδου (Continuous Adjoint Method) με μια εκδοχή της μεθόδου που αναπτύχθηκε στο OpenFOAM από τη ΜΠΥΡ&Β/ΕΜΠ. Για τη μετατόπιση των κόμβων του πλέγματος και της γεωμετρίας χρησιμοποιήθηκε η λογική των κλωβών ελέγχου με παραμετροποίηση τύπου αρμονικών συντεταγμένων (Harmonic Coordinates Method) η οποία και προγραμματίστηκε στο OpenFOAM.