Entwicklung einer Softwareumgebung zur automatischen Auslegung von hydraulischen Maschinen mit dem Inselmodell

Abstract

Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Systems zur automatischen Optimierung von hydraulischen Maschinen. Besonderes Interesse wird auf die vom Benutzer frei erstellbare Parameterisierung der Geometrie gelegt. Die objekt-orientierte Struktur des Quellcodes in Verbindung mit abstrakten Schnittstellen vereinfacht das Erweitern der Umgebung. In Python wird eine Bibliothek zur effizienten Auswertung des Strömungsverhaltens hydraulischer Designvarianten zur Verfügung gestellt. Das System ist zur automatischen Auslegung an einen inselbasierten Optimierungsalgorithmus angebunden. Um möglichst heterogene Generationen zu erhalten, wird das Inselmodell um verschiedene Migrationsoperatoren erweitert. Anhand einer zweidimensionalen Teilturbine wird das entwickelte System in Verbindung mit der parallelen Optimierungsmethode untersucht. Neben gängigen heterogenen Initialisierungen werden auch sehr homogene Startpopulationen verwendet um das Inselmodell zu untersuchen. Zusätzlich zeigt die Auslegung einer kinetischen Turbine die Anwendbarkeit der entwickelten Programmstruktur auf komplexe hydraulische Systeme. Es wird dabei die gesamte hydraulische Maschine bestehend aus Leitrad, Laufrad, Saugrohr und Fernfeld unter Verwendung eines hybriden Gitters gekoppelt simuliert.