Curvature constraints for airfoil shape optimization in turbulent flow

Abstract

Abstract. This paper illustrates how surface curvature constraints are incorporated within a two-dimensional optimization method to control geometric oscillations along aerodynamically optimized airfoils. Two treatments were developed; each bounds the surface curvature of an airfoil with upper and lower limits. The first treatment maintains the overall shape of the airfoil while minimizing the local oscillations by applying symmetric curvature bounding. The second treatment bounds an airfoil within a prescribed curvature space. It strongly controls the geometric surface oscillations; however, it does allow an airfoil to be significantly altered from its original shape versus the first method. Both treatments are effective in reducing geometric oscillations along the airfoil surface while maintaining the overall aerodynamic performance.Résumé. Dans cet article, on montre comment les contraintes de la courbure de la surface sont intégrées dans le contexte d'une méthode d'optimisation à deux dimensions pour contrôler les oscillations géométriques le long des surfaces portantes optimisées pour l'aérodynamisme. Deux traitements ont été développés, chacun fixant la courbure du profil d'aile portante dans des limites supérieures et inférieures. Le premier traitement conserve la forme de la surface portante dans son ensemble tout en minimisant les oscillations locales en appliquant une limite de courbure symétrique. Le second traitement fixe les limites de la surface portante à l'intérieur d'un espace de courbure prescrit. Ce dernier contrôle fortement les oscillations géométriques de surface, tout en permettant de transformer de façon significative la surface portante par rapport à sa forme initiale contrairement à la première méthode. Les deux traitements sont efficaces pour réduire les oscillations géométriques le long de la surface portante tout en maintenant la performance aérodynamique dans son ensemble. [Traduit par la Rédaction] 7