Geometrieoptimierung von Flugzeugen - Automatische Differentiation

Masterprojekt Maschinenbau - Schwerpunkt Virtuelle Produktentwicklung

KURZBESCHREIBUNG:

Gerade im Flugzeugvorentwurf spielt Geometrieoptimierung eine übergeordnete Rolle. In einer automatischen Optimierungsschleife soll die Geometrie eines Flugzeuges so angepasst werden, dass bestimmte Zielgrößen wie drag-to-lift ratio oder Treibstoffverbrauch optimiert werden.

Viele Optimierungsalgorithmen, wie etwa die Newton-Raphson Methode, benötigen Gradienten, also die Ableitung der Zielgröße nach der Eingabe. Mit Hilfe der sogenannten automatischen Differentiation können Computeralgorithmen so angepasst werden, dass neben der Ausgabe auch die Ableitungen der Ausgabegrößen nach den Eingabegrößen verfügbar gemacht werden. Diese automatisch berechneten Ableitungen können dann wiederum verwendet werden um die Gradienten für ein Optimierungsverfahren zu konstruieren.

Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt werden verschiedene Software-Werkzeuge zur Erstellung von Flugzeuggeometrien mittels B-Spline Flächen entwickelt. Im Rahmen eines dreisemestrigen Masterprojektes soll nun untersucht werden, in wiefern diese Werkzeuge um automatische Differentiation erweitert werden können, damit einem Optimierungswerkzeug Gradienten zur Verfügung gestellt werden können.

Das Masterprojekt beinhaltet Python und/oder C++ Programmierung. Vorkenntnisse sind nicht erforderlich, aber Freude am Programmieren wird erwartet.
 

PROJEKTPHASEN:

Masterprojekt 1:

• Einarbeiten in die Grundlagen der Automatischen Differentiation, Vergleich verschiedener Bibliotheken.

Masterprojekt 2:

• Einarbeiten in die Grundlagen der Geometrie-Modellierung mit B-Spline Flächen und NURBs.   

Masterthesis:

• Implementieren der automatischen Differentiation in einem Geometrie-Tool.

Anzahl Plätze: 1