Implementation and Validation of a Transitional Model in ADflow for Aerodynamic Optimization

I flussi transizionali rivestono un ruolo cruciale in molte applicazioni aerodinamiche a basso e medio numero di Reynolds, come veicoli aerei senza pilota, alianti e turbine eoliche. I modelli di turbolenza tradizionali spesso non riescono a rappresentare accuratamente la transizione da regime laminare a turbolento, portando a previsioni errate del comportamento dello strato limite e delle prestazioni aerodinamiche. Per superare questa limitazione, questo lavoro si concentra sull’integrazione del modello di transizione di Langtry–Menter k-omega-gamma-Retheta nel risolutore RANS ad alta fedeltà ADflow, con supporto per l’ottimizzazione del design basata su derivate tramite differenziazione algoritmica. L’implementazione consente la simulazione di flussi transizionali tramite un approccio locale basato su correlazioni, adatto a geometrie complesse e compiti di ottimizzazione. Sebbene la verifica delle derivate per il modello transizionale non sia ancora completa, i risultati iniziali sono promettenti. Deviazioni nell’accuratezza delle sensibilità e nella fedeltà delle previsioni indicano aree che necessitano ulteriori sviluppi e validazioni. Per dimostrare le capacità di ottimizzazione del framework, è stato condotto uno studio di ottimizzazione di forma su un profilo supercritico utilizzando il modello di Spalart–Allmaras. L’ottimizzazione ha migliorato con successo le prestazioni aerodinamiche nel rispetto dei vincoli, dimostrando l’utilità pratica dell’infrastruttura di ADflow basata su derivate. Questo studio getta le basi per futuri sviluppi nell’ottimizzazione dei flussi transitori basata su adjoint e sottolinea l’importanza della modellazione della transizione nella progettazione aerodinamica moderna.