Shape-Informed Dimensional Reduction in Airfoil/Hydrofoil Modeling

2023

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/jmse11101851
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Parametric models have been widely used in pertinent literature for reconstructing, modifying and representing a wide range of airfoil and/or hydrofoil profile geometries. Design spaces corresponding to these models can be exploited for modeling and profile-shape optimization under various performance criteria. Accuracy requirements, along with the need for modeling local features, often lead to high-dimensional design spaces that hinder the process of shape optimization and design through analysis. In this work, we propose a shape-informed dimensional reduction approach that attempts to tackle this deficiency by producing low-dimensional latent design spaces that can be efficiently used in shape representation and optimization. Furthermore, geometric moments are introduced in an attempt to cost-effectively capture analysis-relevant information that is generally expensive to produce. Specifically, geometric integral properties, although intrinsic features of the shape, are quite commonly related to performance indicators employed in performance optimization and therefore provide a cost-effective physics-informed component in the description of the design in the latent space. To this end, we employ the generalized Karhunen-Loeve expansion to produce a shape- and physics-informed subspace retaining the highest possible geometric variance and robustness, that is, lack of invalid designs. At the same time, a series of shape discretizations, encoding the foil's shape profile, are examined with regards to their effect on the resulting latent space's quality and efficiency. Our results demonstrate a significant reduction in the dimensionality of the original design space while maintaining a high representational capacity and a large percentage of valid geometries that facilitate fast convergence to optimal solutions in performance-based optimization.