Optimización de un perfil alar mediante el uso de algoritmos genéticos

Abstract

El estudio de los perfiles alares ha sido siempre un frente importante de investigación en el ámbito aeronáutico. Un conocimiento profundo de estos permite hacer diseños cada vez más eficientes. En las últimas décadas, los métodos de elementos finitos han colaborado a su estudio, permitiendo simular el comportamiento de muchos perfiles en diferentes situaciones de fluido. Esto ha hecho posible llevar a cabo procesos de optimización de estos perfiles con el objetivo de maximizar o minimizar parámetros, como por ejemplo, el lift, el drag y el momento. No obstante, en el campo de la optimización, la línea evolutiva ha dado lugar a nuevas variantes que aún están mejorándose y que proporcionan ventajas frente a los sistemas de optimización clásicos. Una de estas variantes es la optimización mediante el uso de algoritmos genéticos. Considerando estas evoluciones en la metodología de la optimización, sería interesante aplicarlas al estudio de la geometría de los perfiles alares y comprobar si son un método de optimización apto para un proyecto de tal envergadura. Teniendo estas ideas en cuenta, se procederá a construir un modelo que optimizará la geometría de un perfil alar mediante el uso de algoritmos genéticos. En particular se estudiará el caso que maximice el lift. Se compararán los resultados obtenidos con los valores típicos de perfiles NACA. Así mismo se evaluará la idoneidad del algoritmo en relación al tiempo de cálculo empleado. Por último, se señalarán líneas de investigación futura en base al estudio realizado.

English: The study of airfoils has always been a major front of research in aeronautics. A thorough knowledge of these allows increasingly efficient designs. In recent decades, finite element methods have contributed to their study, allowing to simulate the behaviour of many airfoils in different fluid conditions. This has made possible to perform optimization processes of these profiles in order to maximize or minimize parameters, for example, lift, drag and moment. However, in the optimization field, the storyline has given rise to new variants that are still being improved and provide advantages over classical optimization systems. One of these variants is the optimization using genetic algorithms. Considering these developments in the methodology of optimization, it would be interesting to apply them in the research of the airfoils geometry and see if they are an optimization method suitable for a project of this magnitude. Taking these ideas into account, we will proceed to build a model that will optimize the geometry of an airfoil using genetic algorithms. Specifically, we will study the case that maximizes the lift. Results will be compared with those of typical NACA profiles. Besides, we will assess the suitability of the algorithm in relation to the time of calculation. Finally, future research lines will be remarked based on the present study.