Krzysztof Przysowa

Optimisation of the car body shape in the parallel asynchronous environment using a mixture of surrogate models

Abstract:

Zagadnienia związane z optymalizacją kształtu nadwozia samochodu są kluczowe dla przemysłu samochodowego, ze względu na ich bezpośredni wpływ na zużycie paliwa, a w rezultacie na emisję CO₂. Jednocześnie rosnąca popularność pojazdów autonomicznych oraz z napędem elektrycznym inicjuje prace nad samochodami o niestandardowych kształtach i układach przestrzennych.

Metody obliczeniowej mechaniki płynów stały się w ostatnich latach rutynowo używanym narzędziem w procesie rozwoju nowych modeli samochodów, niestety, wymagają one znacznych zasobów komputerowych i długiego czasu obliczeń. Potencjalnie problem mocy obliczeniowej może być stosunkowo łatwo rozwiązany przy użyciu wysokowydajnej infrastruktury obliczeniowej w chmurze. Niestety, dostępne obecnie metody optymalizacji nie wykorzystują w pełni możliwości oferowanych przez komercyjne systemy oferujące zdalne zasoby obliczeniowe.

Niniejsza praca wprowadza ulepszone metody optymalizacji, które wykorzystają zarówno modele zastępcze jak i asynchroniczne próbkowanie równoległe, co umożliwia efektywną, sprawną i niezawodną minimalizację oporu aerodynamicznego. Dodatkowo, rozprawa proponuje algorytm Corneringu, który poprzez próbkowanie w narożach wielowymiarowej przestrzeni parametrycznej, umożliwia znaczą redukcję czasu i zasobów obliczeniowych dodatkowo usprawniając proces optymalizacji.

Równocześnie z wprowadzeniem usprawnionych metod w rozprawie dokonano przeglądu głównych metod referencyjnych wraz z eksperymentami komputerowymi, których przedmiotem jest optymalizacja kształtu nadwozia samochodu osobowego. W szczególności prowadzona analiza skupia się na czasie obliczeń i zasobach komputerowych niezbędnych do minimalizacji oporu aerodynamicznego dla poszczególnych metod.

Dodatkowo niniejsza rozprawa rozważa rozmaite aspekty procesu optymalizacji kształtu, wywodzące się z różnych dyscyplin, między innymi: optymalizacji, aerodynamiki pojazdów, obliczeniowej mechaniki płynów, zarządzania danymi modelowania komputerowego, wysokowydajnej chmury obliczeniowej, mieszanych modeli zastępczych oraz obliczeń równoległych.

Na zakończenie, przeprowadzona została dyskusja wad i zalet zaproponowanych metod wraz z ich potencjalnym wpływem na przebieg obliczeń komputerowych w procesie powstawania nowego kształtu samochodu