Fluid dynamic optimization of HVAC-components with adjoint methods

Abstract

This thesis is concerned with the theory and application of continuous adjoint shape and topology optimization for heating, ventilation and air-conditioning components of aircrafts. The focal point is the applicability of adjoint theory to industrial practice, referring to step size computation for the gradient descent, design constraints and a correct computation of the gradient from the sensitivity. The implemented approaches are validated and verified via simulation of proper fluid dynamic test-cases. The arising framework is applied to industrial cases of aircraft components.

Die Arbeit befasst sich mit der kontinuierlich-adjungierten Form- und Topologieoptimierung von Klimatisierungskomponenten von Flugzeugen. Im Fokus steht die Anwendbarkeit der adjungierten Theorie auf die industrielle Praxis. Dies ist vor allem bezogen auf die Berechnung der Schrittweite im Gradientenverfahren, Anforderungen an das Design und die korrekte Berechnung des Gradienten aus der adjungierten Sensitivität. Die Ansätze werden implementiert und mit passenden fluiddynamischen Testfällen validiert und verifiziert. Die untersuchte Methode wird auf verschiedene Flugzeugkomponenten angewendet.