Modelo general para la optimización automática del diseño de componentes aerodinámicos. Caso de estudio: túnel de viento
Palabras clave:
optimización aerodinámica, diseño de túneles de viento, metodología de optimización, optimización estructurada, optimización multi-objetivo, búsqueda directa híbrida, búsqueda de enjambre, jerarquía de variables, parametrización geométrica, dinámica de fluidos computacionalResumen
El diseño mediante prueba y error es todavía el método utilizado para el diseño de un gran número de componentes aerodinámicos complejos, si bien es cierto que cada vez hay un mayor número
de trabajos de investigación sobre métodos de optimización automática. Posteriormente los diseños se refinan con simulaciones por
ordenador utilizando Dinámica de Fluidos Computacional (CFD, en
sus siglas en inglés). Como mucho se emplean algunas herramientas de optimización para el ajuste fino final de los diseños. Este
artículo propone el uso de una metodología de optimización robusta, eficiente y automática durante todo el proceso de diseño. El
uso de estas metodologías puede permitir reducir el tiempo requerido para el diseño, así como descubrir diseños sustancialmente mejores que los actuales. En algunos casos, estos diseños pueden,
además, ser poco convencionales y no intuitivos. Este artículo presenta el desarrollo de una metodología general y original basada
en una optimización verdaderamente multi-atributo y estructurada, que se ha denominado Búsqueda Directa Híbrida (HDS, en
sus siglas en inglés) y que combina técnicas de búsqueda de tipo
gradiente, genético y de enjambre. Se presenta un caso de estudio
de ejemplo de optimización del diseño geométrico de un túnel de
viento. Las principales contribuciones de este artículo son el uso
de los conceptos de jerarquía de variables y fases de optimización,
en las que los cambios introducidos en los valores de las variables
cambian en función de la fase, y, por otro lado, la propuesta de un
método de optimización novedoso, el HDS, que permite una búsqueda directa inteligente y eficiente en problemas aerodinámicos
complejos en los que el uso de optimización basada en modelos
aproximados puede no ofrecer suficiente precisión. Este método
de optimización presentado es aplicable al diseño aerodinámico
avanzado de vehículos, aviones, trenes de alta velocidad, etc.
