Hydrodynamische Formoptimierung meerestechnischer Konstruktionen unter Einsatz globaler Optimierungsstrategien

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Günther F. Clauss
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 1998 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5106036

In den beiden ersten Projektjahren des Forschungsvorhabens wurden unterschiedliche Klassen von globalen Optimierungsalgorithmen in die hydrodynamische Formoptimierung integriert und am Beispiel hydrodynamisch transparenter meerestechnischer Konstruktionen getestet. Für die Berechnung der Zielfunktionen wurde ein auf der vektoriellen Morisongleichung basierendes Programm entwickelt und mit Versuchdaten validiert. In einer technischen Anwendung konnte die Machbarkeit globaler Optimierung aufgezeigt werden, wobei die neuen Optimierungsstrategien hinsichtlich des Rechenaufwandes und der Güte des gefundenen Optimismus untereinander und mit den klassischen, lokalen Optimierungsalgorithmen verglichen wurden. Wie die im Zwischenbericht vorgestellten Ergebnisse belegen, kann im Vergleich zu lokalen Optimierungsalgorithmen mit globalen Optimierungsalgorithmen tatsächlich ein besseres Optimierungsergebnis erzielt werden. Die stetig steigende Rechenleistung üblicher Arbeitsplatzrechner macht die Zunahme an Rechenaufwand vertretbar. Ziel des beantragten Forschungsvorhabens für das 3. Jahr ist die Ausweitung der Anwendung globaler Optimierungsstrategien auf meerestechnische Konstruktionen beliebiger Geometrie. Neben dem Vergleich von Leistungsfähigkeit und Aufwand zur Lösung dieser komplexen technischen Anwendung sollen die lokalen und globalen Algorithmen auch hinsichtlich der Skalierung des Rechenaufwandes bei wachsender Zahl der freien Variablen untersucht werden. Daraus ergibt sich, welche Klasse von Optimierungsalgorithmen zu bevorzugen ist, wenn Aufgaben mit vielen freien Variablen zu lösen sind, wie z.B. bei der Entwicklung neuer Systemkonzepte mit optimalen Seegangseigenschaften. Mit den in der ersten Projektphase entwickelten Optimierungswerkzeugen für hydrodynamisch transparente Strukturen soll parallel zur Erweiterung auf beliebige Geometrien der Einfluss der zähigkeitsbedingten Dämpfung auf den Verlauf und das Ergebnis der Optimierung untersucht werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr.-Ing. Lothar Birk