Institutional Repository
Technical University of Crete
Technical University of Crete
EN
|
EL
| URI | http://purl.tuc.gr/dl/dias/585B83A4-135C-4298-B94A-108B1E4A56D0 | - |
| Identifier | https://doi.org/10.26233/heallink.tuc.104851 | - |
| Language | el | - |
| Extent | 89 σελίδες | el |
| Extent | A4 (210x297mm) | en |
| Title | Συγκριτική μελέτη των τεχνικών “Αρμονικών Συναρτήσεων” και “Freeform Deformation” για την ταυτόχρονη μορφοποίηση γεωμετρίας και υπολογιστικού πλέγματος | el |
| Title | Comparison of “Harmonic Functions” and “Freeform Deformation” techniques for the concurrent geometry and computational grid deformation | en |
| Creator | Antonakakis Georgios | en |
| Creator | Αντωνακακης Γεωργιος | el |
| Contributor [Thesis Supervisor] | Nikolos Ioannis | en |
| Contributor [Thesis Supervisor] | Νικολος Ιωαννης | el |
| Contributor [Committee Member] | Delis Anargyros | en |
| Contributor [Committee Member] | Δελης Αναργυρος | el |
| Contributor [Committee Member] | Arampatzis Georgios | en |
| Contributor [Committee Member] | Αραμπατζης Γεωργιος | el |
| Publisher | Πολυτεχνείο Κρήτης | el |
| Publisher | Technical University of Crete | en |
| Academic Unit | Technical University of Crete::School of Production Engineering and Management | en |
| Academic Unit | Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης | el |
| Description | Μεταπτυχιακή Εργασία που εκπονήθηκε στα πλαίσια του μεταπτυχιακού της Σχολής Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης "Σχεδιασμός και Παραγωγή Προϊόντων". | el |
| Content Summary | Η βελτιστοποίηση του αεροδυναμικού σχήματος μίας αεροτομής στοχεύει στη βελτίωση της τιμής μιας αντικειμενικής συνάρτησης υπό συγκεκριμένους περιορισμούς. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η μεγιστοποίηση του λόγου άνωσης προς αντίσταση με ταυτόχρονη διατήρηση της κατασκευαστικής αντοχής. Η διαδικασία αυτή απαιτεί τη δημιουργία υπολογιστικού πλέγματος και την επίλυση μοντέλων CFD, γεγονός που συνεπάγεται υψηλό υπολογιστικό κόστος. Καθώς η αλλαγή γεωμετρίας επιβάλλει τη συνεχή αναδημιουργία του πλέγματος, η διαδικασία επιβαρύνεται σημαντικά, καθιστώντας αναγκαία τη χρήση μεθόδων προσαρμογής του πλέγματος. Η παρούσα εργασία εξετάζει και συγκρίνει δύο μεθόδους μορφοποίησης: την Ελεύθερη Παραμόρφωση (Free-Form Deformation, FFD) και την Τροποποιημένη Μέθοδο Αρμονικών Συναρτήσεων (ΤΜΑΣ). Η FFD βασίζεται σε παραμετρικό επίπεδο τύπου NURBS, όπου η μετακίνηση σημείων ελέγχου επιτρέπει την ομαλή παραμόρφωση της γεωμετρίας. Αντίθετα, η ΤΜΑΣ αξιοποιεί μη γραμμικές συναρτήσεις βάσης B-Spline, οι οποίες εφαρμόζονται σε καμπύλη B-Spline που χρησιμοποιείται ως όριο για την επίλυση της εξίσωσης Laplace, επιτρέποντας τη μετάδοση των παραμορφώσεων στο εσωτερικό του πλέγματος. Η σύγκριση πραγματοποιείται σε αεροτομή υπό διαφορετικά ποσοστά παραμόρφωσης, με αξιολόγηση μετρικών ποιότητας πλέγματος όπως το aspect ratio, η λοξότητα (skewness) και η ορθογωνική ποιότητα. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι και οι δύο μέθοδοι είναι αποτελεσματικές, παρουσιάζοντας όμως διαφορετικά πλεονεκτήματα. Η FFD αποδίδει καλά σε όλο το εύρος παραμορφώσεων, αλλά έχει ως βασικά μειονεκτήματα το υψηλό υπολογιστικό κόστος και την προσεγγιστική αναπαράσταση των καρτεσιανών συντεταγμένων. Αντίθετα, η ΤΜΑΣ παρουσιάζει καλύτερη υπολογιστική αποδοτικότητα και ακριβή προσδιορισμό των συντεταγμένων μέσω αναλυτικών σχέσεων, εμφανίζοντας όμως αδυναμίες σε μεγάλες παραμορφώσεις. Η εργασία αναδεικνύει τη σημασία της προσαρμογής πλέγματος στη βελτιστοποίηση αεροδυναμικών σχημάτων και προτείνει κατευθύνσεις για μελλοντική έρευνα, με έμφαση στη βελτίωση του αλγορίθμου της ΤΜΑΣ. | el |
| Content Summary | The optimization of an airfoil’s aerodynamic shape aims at improving the value of an objective function under specific constraints. A typical example is the maximization of the lift-to-drag ratio while maintaining structural strength. This process requires the generation of a computational grid and the solution of CFD models, which entails high computational cost. Since every geometric modification demands a new mesh, the iterative process becomes increasingly computational expensive, making mesh adaptation methods essential. This dissertation investigates and compares two mesh morphing techniques: Free-Form Deformation (FFD) and the Amended Harmonic Functions Method (AHFM). FFD is based on a parametric NURBS lattice, where the displacement of control points enables smooth geometric deformation. In contrast, the AHFM employs the B-spline basis functions as harmonic functions along the mesh boundary. The B-spline curve used as boundary is also the geometry to be deformed. boundary deformations are transmitted to the interior of the computational mesh. The comparison is carried out on an airfoil subjected to various deformations, with mesh quality evaluated using metrics such as aspect ratio, skewness, and orthogonal quality. Results indicate that both methods are effective, though they exhibit different advantages. FFD performs well across the full range of deformations, but its main drawbacks are the high computational cost and the approximate representation of the airfoil’s Cartesian coordinates. Conversely, AHFM offers consistency for minor deformations, improved computational efficiency and exact coordinate determination through analytical relations, though it shows limitations under large deformations. The study highlights the significance of mesh adaptation in aerodynamic shape optimization and suggests directions for future research, particularly focusing on further improvements to the AHFM algorithm. | en |
| Type of Item | Μεταπτυχιακή Διατριβή | el |
| Type of Item | Master Thesis | en |
| License | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | en |
| Date of Item | 2025-10-06 | - |
| Date of Publication | 2025 | - |
| Subject | Υπολογιστική ρευστοδυναμική | el |
| Subject | Computational fluid dynamics | en |
| Subject | Αρμονικές συντεταγμένες | el |
| Subject | Harmonic coordinates | en |
| Subject | Freeform deformation | en |
| Subject | Harmonic functions | en |
| Subject | Αρμονικές συναρτήσεις | el |
| Bibliographic Citation | Γεώργιος Αντωνακάκης, "Συγκριτική μελέτη των τεχνικών “Αρμονικών Συναρτήσεων” και “Freeform Deformation” για την ταυτόχρονη μορφοποίηση γεωμετρίας και υπολογιστικού πλέγματος", Μεταπτυχιακή Διατριβή, Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης, Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά, Ελλάς, 2025 | el |
| Bibliographic Citation | Georgios Antonakakis, "Comparison of “Harmonic Functions” and “Freeform Deformation” techniques for the concurrent geometry and computational grid deformation", Master Thesis, School of Production Engineering and Management, Technical University of Crete, Chania, Greece, 2025 | en |
Copyright © DIAS 2013
