بهینه سازی دو بعدی هندسه ی یک ایرفویل تحت جریان لزج با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی

در کار حاضر، الگوریتم بهینه سازی تکاملی جستجوی هارمونی، به منظور بهینه سازی مقاطع آیرودینامیکی توسعه داده شده است. در ابتدا، برای بالا بردن کارایی الگوریتم جستجوی هارمونی، اصلاح کارآمدی بر روی آن انجام شده است. الگوریتم اصلاح شده توسط توابع استاندارد ارزیابی گردیده است. قبل از بررسی مقاطع آیرودینامیکی، الگوریتم بهینه سازی اصلاح شده، برای بهینه سازی هندسه ی یک پره ی سوزنی، با انتقال حرارت جابجایی و تابش، به منظور دست یابی به بیشینه مقدار انتقال حرارت از سطح آن تست شده است. مقطع آیرودینامیکی مورد بررسی در کار حاضر ایرفویل بوده است. سه روش متداول معرفی کننده ی هندسه ی ایرفویل (منحنی های بزیر، پارسس و فرمول های 4 رقمی ناکا) به تفصیل بررسی شده و با استفاده از الگوریتم بهینه سازی اصلاح شده، به روش طراحی بهینه سازی معکوس (با استفاده از یک تابع هدف غیر آیرودینامیکی) مورد آزمایش قرار گرفته اند. در نهایت روش پارسس به دلیل داشتن انعطاف پذیری بالا و دارا بودن تعداد پارامتر کنترلی کمتر، برای معرفی هندسه ی ایرفویل استفاده شده است. معادلات تراکم پذیر دو بعدی ناویر-استوکس به همراه مدل درهم اسپالارت-آلماراس برای شبیه سازی جریان مورد استفاده قرار گرفته است. برای بهینه سازی هندسه ی ایرفویل، روش طراحی بهینه سازی، به صورت معکوس و مستقیم انتخاب گشته است. در طراحی بهینه سازی معکوس، تابع هدف، اختلاف توزیع فشار ایرفویل در حال بررسی و ایرفویل هدف می باشد. الگوریتم بهینه سازی جستجوی هارمونی، با تغییر متغیرهای طراحی ایرفویل (مربوط به روش پارسس)، درصدد رسیدن به متغیر های بهینه و متعاقبا حصول به ایرفویل هدف بر آمده است. برای این کار، الگوریتم بهینه سازی از ایرفویل naca0012 شروع کرده و با نزدیک کردن توزیع فشار به توزیع فشار ایرفویل هدف (rae2822)، آن را بازسازی کرده است. برای بررسی دقیق تر و اطمینان از صحت و دقت الگوریتم بهینه سازی، این عمل در جهت عکس نیز انجام شده است. یعنی با شروع از ایرفویل rae2822، ایرفویل naca0012 بازسازی شده است. در روش طراحی بهینه سازی مستقیم، تابع هدف، نسبت برآ به پسا بوده و الگوریتم در راستای بیشینه کردن آن عمل کرده است. در این حالت، الگوریتم از ایرفویل naca0012 شروع کرده و به ایرفویل بهینه دست یافته است. نتایج نشان می دهد که استفاده از روش پارسس و الگوریتم جستجوی هارمونی اصلاح شده برای بهینه سازی آیرودینامیکی، در حد خوب و چه بسا بهتر از روش های گرادیانی می باشد.