Ottimizzazione HPC in aeronautica nel progetto RBF4Aero
02/05/2023
RBF4Aero ottimizzazione aeronautica HPC

La tecnica di mesh morphing RBF (Radial basis functions) è il cuore del progetto RBF4Aero, piattaforma di strumenti software che coprono tutti gli aspetti legati all’analisi numerica ad alte prestazioni per la progettazione e l’ottimizzazione aeronautica.

Il progetto, finanziato nell’ambito del settimo programma quadro della Commissione Europea, è stato realizzato con il contributo di diversi partner: Rina, il CNR come esperto in applicazioni HPC, insieme a NTUA (National technical University of Athens) e Università di Roma Tor Vergata, e Cineca come HPC provider. Il consorzio si è avvalso della collaborazione tecnica di Piaggio Aerospace, che ha fornito i modelli per l’ottimizzazione di forma del velivolo P180 Avanti EVO.

E’ stato così sviluppato un modello CFD parametrico tramite un tool di ottimizzazione di forma ad alte prestazioni basato su una tecnica di meshless morphing, volto a ridurre sia il processo di progettazione aerospaziale, sia a soddisfare la crescente domanda di ottimizzazione aeronautica. Si stima infatti che l’opportunità di ridurre i costi di produzione nel ciclo di sviluppo di un velivolo decresca rapidamente con l’avanzare nelle prime fasi di progetto. Di fatto, l’80% dei costi di sviluppo e il 70% dei costi legati al ciclo di vita di un velivolo sono determinati durante la fase di progettazione. L’impiego di potenti strumenti di progettazione è quindi cruciale per accorciare i tempi di acquisizione di conoscenze fisiche attinenti i componenti del velivolo e ridurre quindi i costi di produzione.

Mediante il metodo delle radial basis functions (RBF), la piattaforma RBF4Aero consente di parametrizzare rispetto alla forma e per vari solutori, sia modelli fluidodinamici (CFD++, Ansys Fluent, SU2) che strutturali (Nastran, Ansys APDL), ed è altresì in grado di valutare le prestazione globali considerando l’accoppiamento fra fluido e struttura (FSI). La piattaforma di calcolo del progetto è stata quindi adattata con successo per essere resa disponibile su cloud grazie al progetto Europeo Fortissimo, che punta a rafforzare la competitività delle PMI europee grazie all’impiego di servizi di simulazione basati su un’infrastruttura cloud HPC.

La piattaforma integra nello specifico i seguenti strumenti di calcolo: il Morpher Tool (MT), versione Stand Alone del software RBF Morph; l’Optimization Manager (OM) per la gestione di ottimizzazioni ad obbiettivo singolo o multiplo (SOO o MOO) basata sugli Evolutionary Algorithms (EA) e guidata da metamodelli; una versione in-house del solutore aggiunto (Adjoint) per OpenFOAM.

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