Desenvolvimento de uma metodologia de otimização de aerofólios e asas empregando algoritmos genéticos e métodos de painéis

Abstract

Neste trabalho é apresentada uma metodologia de otimização de aerofólios e asas utilizando algoritmos genéticos. A proposta foi desenvolver algoritmos acessíveis e abrangentes, escritos em Octave/MATLAB e Python, que podem ser configurados e adaptados de acordo com as preferências do usuário. Os algoritmos permitem a configuração das funções objetivo e restrições em termos de quatro coeficientes aerodinâmicos distintos (coeficiente de sustentação, coeficiente de arrasto, razão𝐿/𝐷e coeficiente de momento de arfagem),em várias combinações possíveis, e utilizam duas parametrizações geométricas para os aerofólios: a série NACA 4 dígitos e o método CST. No total há seis tipos de algoritmos distintos - três para aerofólios e três para asas e seus aerofólios. A avaliação dos aerofólios é realizada utilizando o XFOIL (solucionador em método de painéis para aerofólios), e a avaliação das asas é realizada com o APAME (solucionador em método de painéis para corpos tridimensionais), primariamente, e com o VSPAERO (solucionador em método de painéis e VLM para corpos tridimensionais), como uma opção secundária. Após testes de validação do algoritmo genético em si, testes dos parâmetros de configuração, e testes de replicação com bibliografia anterior, foram estabelecidos cinco estudos de caso, utilizando múltiplas configurações distintas (funções objetivo, condições de voo, entre outros) para fornecer exemplos de como os algoritmos poderiam ser aplicados. Todos os testes foram bem sucedidos dentro dos objetivos estipulados. Os códigos desenvolvidos foram postados no GitHub. Assim, o presente trabalho teve o propósito de demonstrar a eficiência e aplicabilidade da metodologia adotada, de modo que os algoritmos desenvolvidos possam ser utilizados por outrem com ou sem modificações.