Recent Development of Aerodynamic Design Methodologies: Inverse Design and Optimization

دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) در دو دهه گذشته پیشرفت چشمگیری داشته است و در حال تبدیل شدن به یک ابزار تحلیلی مهم، اگر نگوییم اجتناب ناپذیر، برای تحقیقات دینامیک سیالات اساسی و عملی است. تجزیه و تحلیل میدان های جریان از این نظر مهم است که درک محقق را از ویژگی های جریان بهبود می بخشد. تجزیه و تحلیل CFD همچنین به طور غیر مستقیم به طراحی هواپیماها و/یا فضاپیماهای جدید کمک می کند. با این حال، روش های طراحی نیاز واقعی برای توسعه هواپیما یا فضاپیما هستند. آنها به طور مستقیم به فرآیند طراحی کمک می کنند و می توانند چرخه طراحی را به طور قابل توجهی کوتاه کنند. اگرچه تعداد کمی از مقالات در مورد این موضوع نوشته شده است، اکثر روش های پیشنهادی در گذشته به دلیل سطح تحقیقات نابالغ و محدودیت های ناشی از قابلیت های محاسباتی ناکافی، در عمل مورد استفاده قرار نمی گرفتند. با پیشرفت کامپیوترهای پرسرعت، زمان آن فرا رسیده است که از چنین روش هایی به صورت عملی استفاده شود. شواهد قوی مبنی بر علاقه روزافزون به توسعه و استفاده از تکنیک های طراحی و بهینه سازی معکوس آیرودینامیکی وجود دارد. این نه تنها برای صنایع هوافضا، بلکه برای صنایعی که نیاز به طراحی دینامیکی سیال دارند نیز صادق است. این به وضوح نیاز مهندسی بالغ به روش‌های بهینه طراحی شکل آیرودینامیکی را نشان می‌دهد. بنابراین، به نظر می‌رسد که به موقع کتابی منتشر شود که در آن محققین برجسته در این زمینه بتوانند تلاش‌های پژوهشی خود را به تفصیل بیان کنند و در کنار سایر تلاش‌ها، آن را مورد بحث و بررسی قرار دهند.

Computational Fluid Dynamics (CFD) has made remarkable progress in the last two decades and is becoming an important, if not inevitable, analytical tool for both fundamental and practical fluid dynamics research. The analysis of flow fields is important in the sense that it improves the researcher's understanding of the flow features. CFD analysis also indirectly helps the design of new aircraft and/or spacecraft. However, design methodologies are the real need for the development of aircraft or spacecraft. They directly contribute to the design process and can significantly shorten the design cycle. Although quite a few publications have been written on this subject, most of the methods proposed were not used in practice in the past due to an immature research level and restrictions due to the inadequate computing capabilities. With the progress of high-speed computers, the time has come for such methods to be used practically. There is strong evidence of a growing interest in the development and use of aerodynamic inverse design and optimization techniques. This is true, not only for aerospace industries, but also for any industries requiring fluid dynamic design. This clearly shows the matured engineering need for optimum aerodynamic shape design methodologies. Therefore, it seems timely to publish a book in which eminent researchers in this area can elaborate on their research efforts and discuss it in conjunction with other efforts.