Numeryczna optymalizacja profili śmigłowcowych oparta na algorytmie genetycznym z uwzględnieniem kryteriów bazujących na niestacjonarnych charakterystykach aerodynamicznych

W pracy przedstawiono metodę numerycznej optymalizacji profili lotniczych, ze szczególnym uwzględnieniem profili łopat wirnika nośnego śmigłowca. Metoda bazuje na algorytmie genetycznym. Optymalizacja realizowana jest poprzez symulację procesów ewolucji gatunków regulowanych prawami doboru naturalnego. Wielokryterialny algorytm genetyczny adaptowano na przypadek optymalizacji profili lotniczych. Opracowano wyspecjalizowany generator kształtu profili a także metodę analizy niestacjonarnego, transonicznego opływu profilu z uwzględnieniem silnego oddziaływania niestacjonarnej warstwy przyściennej. W oparciu o opracowane moduły obliczeniowe powstał pakiet oprogramowania OGA pozwalający rozwiązywać szeroką klasę zagadnień z zakresu wielokryterialnej optymalizacji profili śmigłowcowych. Przedstawiono wyniki obliczeń testowych wykonanych za pomocą opracowanego pakietu.

The optimization methodology of rotorcraft airfoils was presented. The methodology is based on the multi-objectiye genetic algorithm, where the process of optimization imitates the real processes of natural selection and heredity observed in lively nature. Basing on the worked out methodology the optimization software package was developed. This package enables a computational design of airfoils, which have the best aerodynamic properties with regard to given criteria. The multi-objective optimization with additional aerodynamic and geometrie constraints was applied. The specialized airfoil shape parameterization was worked out to get the wide class of airfoil geometry. The optimization criteria are directed to reąuirements and flow conditions specific to rotorcraft airfoils. In particular, the criteria are evaluated basing on unsteady aerodynamic characteristics that correspond to unsteady flow around rotor blades of rotorcraft in flight. The method of calculation of the unsteady, transonic flow with unsteady boundary layer analysis was developed. The method is used to evaluate both unsteady and steady aerodynamic objectives and constraints. Additionally, the several external codes were included inthe package, to get the wide possibilities of steady aerodynamic criteria formulation. The thorough verification of presented optimization software package was performed. The results confirmed the proper work of the package as well as its wide possibilities of use as the tool supporting the aerodynamic design.