Leistungs- und Designoptimierung elektrowärmerer Enteisungssysteme durch FENSAP-ICE

Es wird eine allgemeine Methodik zur Leistungs- und Designoptimierung von elektrowärmerer in-flight Enteisungssystemen präsentiert. Ziel der Optimierung ist es, eine eisfreie Fläche über der geschützten Zone mit dem niedrigsten möglichen Energieverbrauch zu erreichen. Die Leistung und/oder Länge der elektrischen Pads werden als Designvariablen betrachtet. Das Optimierungsverfahren wird mithilfe eines ableitungsfreien Verfahrens durchgeführt, das typischerweise viele Bewertungen der Zielfunktion benötigt. Dies wäre unpraktisch, da die Simulation von Aero-Eisbildung rechenintensiv bleibt, wenn sie mit Berechnungen des konjugierten Wärmeübertrags gekoppelt wird, wie im Fall von Eisenschutzsystemen. Die Kosten sind für einen Optimierungsprozess noch prohibitiv, da eine große Anzahl an Simulationen benötigt wird. Um es praktikabel zu machen, präsentiert diese Arbeit einen surrogate-basierten Optimierungsansatz unter Verwendung der proper orthogonal decomposition (POD) in Verbindung mit Kriging. Die numerischen Ergebnisse, die für einige Optimierungsfälle erzielt wurden, zeigen die Vorteile der Methodik, die die Kosten für die hochgenaue Optimierung von elektrowärmerer Enteisungssystemen erheblich reduziert, insbesondere und allgemein für andere Arten von wärmebasierten Eisenschutzsystemen.