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Projekt
Optimierung der Geometrie unter Verwendung von KI-Agenten zur Beschleunigung der numerischen Strömungsfeldsimulation und zur Steuerung des Inselmodells für massive Parallelisierung
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Stefan Riedelbauch
Fachliche Zuordnung
Strömungs- und Kolbenmaschinen
Strömungsmechanik
Strömungsmechanik
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501932169
Das Gesamtziel des Projekts ist die Erweiterung des automatisierten Entwurfsverfahrens für komplexe strömungsmechanische Komponenten. Um den Entwurfsprozess mit dem, am antragstellenden Institut entwickelten, allgemeinen Designsystem auf Basis von Computational Fluid Dynamics (CFD) Simulationen zu beschleunigen, wird es mit dem Inselmodell zur Parallelisierung der Optimierung gekoppelt. Das Inselmodell teilt den Prozess in serielle Optimierungsläufe auf mehreren interagierenden Inseln auf. Aufbauend auf den Ergebnissen aus der ersten Förderphase, wie z.B. die Unterstützung der Sensitivitätsanalyse, das automatische Vernetzen und die datenbasierte Strömungsfeldauswertung, wird die Anwendung von datenbasierten Methoden der künstlichen Intelligenz im gesamten Optimierungsprozess weiterentwickelt. In der ersten Förderperiode wurde für die Entwicklung von trainierten Agenten ein Datensatz für eine axiale hydraulische Turbine öffentlich zur Verfügung gestellt, der auch für die zweite Förderphase als Referenz für die weitere Entwicklung von Agenten genutzt wird. Basierend auf Strömungsfeldern und / oder Geometrieparametern wird die Fitness geschätzt und daraus eine Rangfolge ermittelt. Sie dient als Grundlage für einen datenbasierten Selektions- und Migrationsoperator zur Verwendung in der evolutionären Optimierung. Diese Agenten werden während eines Optimierungslaufs ständig weitertrainiert. Als Ziel werden damit z.B. die zeitaufwändige CFD Simulation von zu erwartenden sehr schlechten Geometrien verhindert, oder auch nicht-konvergierende Lösungen erkannt. Beides führt zu einer substantiellen Reduktion der Entwurfszeit. Die vielversprechenden Agenten aus der ersten Förderperiode bezüglich Netztopologie werden in einem weiteren Schritt auf dreidimensionale Strömungsgebiete erweitert und somit die Geometrieflexibilität wesentlich erhöht. Damit entfallen aufwändige manuelle Eingriffe. Die Beschreibung der Geometrie von gesamten Strömungsmaschinen erfordert eine hohe Anzahl an Parametern. Es werden Agenten entwickelt, die die wesentlichen Parameter identifizieren oder die Parameterkombinationen erzeugen. Das daraus entwickelte reduzierte Modell wird verwendet um eine hochwertige Maschine automatisiert zu entwerfen, die die spezifizierten Eigenschaften bestmöglich erfüllt. Die entwickelten Agenten in Kombination mit dem Optimierungsverfahren werden am Ende des Projektes an einem weiteren, komplexeren Strömungsmaschinenbeispiel evaluiert.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
