When designing structures with internal flow, a typical task is to optimize specific characteristics of the flow without violating stress constraints in the structure. The first part of this thesis presents an approach, which solves this task by multidisciplinary gradient-based shape optimization. Essential ingredients of the approach are a coupled adjoint sensitivity analysis, which avoids the computation of cross-derivatives, and a grid-based parameterization of the shape. The latter allows for a quick setup of the optimization problem and high optimization potential. The approach is successfully demonstrated using a 2D and 3D example. The second part of the thesis then introduces a method to convert the result of a grid-based shape optimization into a CAD model. Tests show that the method enables the feedback of simulated shape changes onto a complex B-Rep model with trimmed surfaces and multiple patches. A grid-based shape optimization can thus be seamlessly integrated into a CAD workflow.     «

When designing structures with internal flow, a typical task is to optimize specific characteristics of the flow without violating stress constraints in the structure. The first part of this thesis presents an approach, which solves this task by multidisciplinary gradient-based shape optimization. Essential ingredients of the approach are a coupled adjoint sensitivity analysis, which avoids the computation of cross-derivatives, and a grid-based parameterization of the shape. The latter allows fo...     »

Beim Entwurf von Strukturen mit Innenströmung besteht eine typische Aufgabe darin, bestimmte Eigenschaften der Strömung zu optimieren, ohne dabei Spannungsnebenbedingungen in der Struktur zu verletzen. Im ersten Teil dieser Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, das diese Aufgabe durch multidisziplinäre, gradientenbasierte Formoptimierung löst. Wesentliche Bestandteile dieses Verfahrens sind eine gekoppelte adjungierte Sensitivitätsanalyse, die Ableitungen über mehrere Domänen hinweg vermeidet, sowie eine gitterbasierte Parametrisierung der Form. Letztere ermöglicht ein schnelles Aufsetzen des Optimierungsproblems und hohes Optimierungspotential. Das Verfahren wird an einem 2D- und 3D-Beispiel erfolgreich demonstriert. Im zweiten Teil der Arbeit wird dann eine Methode vorgestellt, mit der das Ergebnis einer gitterbasierten Formoptimierung in ein CAD-Modell umgewandelt werden kann. Tests zeigen, dass es mit der Methode möglich ist, simulierte Formänderungen auf ein komplexes B-Rep-Modell mit getrimmten Flächen und vielen Patches zu übertragen. Eine gitterbasierte Formoptimierung kann damit nahtlos in einen CAD-Workflow integriert werden.     «

Beim Entwurf von Strukturen mit Innenströmung besteht eine typische Aufgabe darin, bestimmte Eigenschaften der Strömung zu optimieren, ohne dabei Spannungsnebenbedingungen in der Struktur zu verletzen. Im ersten Teil dieser Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, das diese Aufgabe durch multidisziplinäre, gradientenbasierte Formoptimierung löst. Wesentliche Bestandteile dieses Verfahrens sind eine gekoppelte adjungierte Sensitivitätsanalyse, die Ableitungen über mehrere Domänen hinweg vermeidet,...     »