Ottimizzazione di forma e codici CFD RANS: una strategia adjoint-based per applicazioni automobilistiche

Oggi, grazie al sempre più forte consolidamento dell’applicazione di metodologie di fluidodinamica computazionale (CFD) nella pratica industriale, l’ottimizzazione di forma per problemi aerodinamici sta diventando di primario interesse non solo per grandi aziende ma anche per piccole medie imprese interessate ad innovare i propri prodotti. I limiti all’utilizzo di tecniche di ottimizzazione basate su calcoli e modelli CFD RANS permangono principalmente a causa dei costi computazionali legati alla cardinalità delle analisi da effettuare, decine e anche centinaia in base al numero di variazioni permesse ai parametri, per mappare correttamente la sensitività del modello alle variazioni delle grandezze geometriche in gioco. In questo contesto l’approccio cosiddetto ‘aggiunto’, facente parte della famiglia degli algoritmi di ottimizzazione ‘gradient-based’, rappresenta una alternativa interessante. Infatti questo metodo identifica la deformazione necessaria a generare la variazione maggiore della funzione obiettivo al costo di risolvere un solo problema aggiuntivo, legato al calcolo delle derivate della funzione da ottimizzare. La cardinalità dei calcoli CFD RANS necessari per ottimizzare la forma di un oggetto in relazione ad un obiettivo risulta nella sostanza immutata. L’articolo descrive un flusso di lavoro, sviluppato all’interno di una collaborazione tra CINECA e il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali del Politecnico di Milano, per verificare il successo di questa procedura per la riduzione della resistenza aerodinamica di un modello realistico di autovettura.