Coupled CFD Shape Optimization for aerodynamic profiles

The present document deals with the optimization of shape of aerodynamic profiles -- The objective is to reduce the drag coefficient on a given profile without penalising the lift coefficient -- A set of control points defining the geometry are passed and parameterized as a B-Spline curve -- These points are modified automatically by means of CFD analysis -- A given shape is defined by an user and a valid volumetric CFD domain is constructed from this planar data and a set of user-defined parameters -- The construction process involves the usage of 2D and 3D meshing algorithms that were coupled into own- code -- The volume of air surrounding the airfoil and mesh quality are also parametrically defined -- Some standard NACA profiles were used by obtaining first its control points in order to test the algorithm -- Navier-Stokes equations were solved for turbulent, steady-state ow of compressible uids using the k-epsilon model and SIMPLE algorithm -- In order to obtain data for the optimization process an utility to extract drag and lift data from the CFD simulation was added -- After a simulation is run drag and lift data are passed to the optimization process -- A gradient-based method using the steepest descent was implemented in order to define the magnitude and direction of the displacement of each control point -- The control points and other parameters defined as the design variables are iteratively modified in order to achieve an optimum -- Preliminary results on conceptual examples show a decrease in drag and a change in geometry that obeys to aerodynamic behavior principles

Estudio num��rico y experimental de fen��menos hidrodin��micos que ocurren en bombas centr��fugas como turbinas

La tendencia mundial de administrar y operar a distancia las centrales hidroel��ctricas est�� obligando a los expertos a replantear los estrategias de monitoreo y diagn��stico de sus m��quinas -- Esto ha conducido tambi��n, a reducir el personal experto que reside in-situ y que se encarga de operar y mantener los sistemas t��cnicos, y adem��s de atender cualquier eventualidad que pueda ocurrir -- Por eso, desde hace ya varios a��os se han venido desarrollando sistemas expertos que puedan suplir las deficiencias del recurso humano -- Pero aunque tales sistemas han alcanzado niveles interesantes de independencia, a��n requieren del acompa��amiento de un experto que pueda interpretar las evidencias, emitir un diagn��stico y tomar una decisi��n -- Un ejemplo de los aspectos que a��n se deben perfeccionar, es el se las falsas alarmas que llegan a producir el efecto ���cry wolf��� y que terminan por inactivar el sistema -- Otra forma de enfrentar esta nueva din��mica de operaci��n es la de subcontratar el servicio de diagn��stico t��cnico, que puede dar resultados aceptables, pero no siempre en el caso de centrales hidroel��ctricas -- Las centrales por lo general se encuentran en sitios remotos y en ocasiones blindadas por condiciones geogr��ficas y climatol��gicas por lo que no es posible reaccionar r��pidamente para atender una eventualidad cuando el experto y sus instrumentos no est��n cerca -- Una soluci��n que resulta conveniente es de hecho, la centralizaci��n de la experticia para los servicios de monitoreo y diagn��stico t��cnico, soportados por una plataforma port��til e idealmente no-invasiva, que permanezca siempre junto a las m��quinas y que pueda ser consultada on-line -- De este modo una cantidad reducida de expertos tendr��n acceso permanente a las variables o s��ntomas que definen el estado t��cnico de la maquinaria; ellos se encargar��n de analizar las se��ales sintom��ticas, evaluar los resultados, emitir juicios y elaborar reportes ejecutivos que finalmente llegar��n a manos del administrador o persona encargada de la operaci��n -- Esta alternativa aliviar�� molestias relacionadas con los procesos de monitoreo y diagn��stico: instrumentaci��n/sens��rica, cableado, acondicionamiento de se��ales, adquisici��n digital de datos, procesamiento de se��ales, administraci��n y gesti��n de equipos, reporte de resultados, recomendaciones, etc. -- Este proyecto propone en dos etapas, el dise��o de una plataforma tecnol��gica que pueda soportar la alternativa mencionada -- En detalle, el dise��o de un sistema integrado de adquisici��n de datos que adem��s de ser port��til, modular y escalable, adecuado para monitoreo de las principales variables de diagn��stico de una central hidroel��ctrica; que aunque no incorpore un sistema experto, si ofrece las herramientas de an��lisis, diagn��stico y toma de decisiones del estado del arte