Low-Cost Metamodel-Assisted Evolutionary Algorithms with Application in Shape Optimization in Fluid Dynamics [article]

Dimitrios I. Kapsoulis, National Technological University Of Athens
2020
Σκοπός της ∆ιδακτορικής ∆ιατριβής είναι να προτείνει, προγραμματίσει και αξιολογήσει αναβαθμίσεις υπαρχουσών μεθόδων βελτιστοποίησης αεροδυναμικών/υδροδυναμικών μορφών με βάση τους εξελικτικούς αλγορίθμους (ΕΑ). Η αποδοτικότητα των προτεινόμενων βελτιώσεων επιδεικνύεται σε πραγματικές εφαρμογές από τον τομέα της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (ΥΡ∆) που απαιτούν υπολογιστικά ακριβό λογισμικό αξιολόγησης. Οι προτεινόμενες μέθοδοι μειώνουν αισθητά το υπολογιστικό κόστος βελτιστοποίησης σε σύγκριση
more » ... ε προϋπάρχουσες μεθόδους, οι οποίες βασίζονται σε ΕΑ ενισχυμένους με χρήση μεταπροτύπων (Metamodel-Assisted ΕΑ, ΜΑΕΑ) και κατανεμημένης αναζήτησης. ́Ολα τα μεταπρότυπα, κυρίως δίκτυα ακτινικής βάσης, είναι εξατομικευμένα και συνδεδεμένα με την εξέλιξη, που σημαίνει ότι, κατά τη διάρκεια της εξέλιξης, εκπαιδεύεται ένα μεταπρότυπο τοπικής εμβέλειας για κάθε νέο άτομο προς αξιολόγηση. Η χρήση αυτή των μεταπροτύπων έρχεται σε αντίθεση με τη χρήση μεταπροτύπων αποσυνδεδεμένων από την εξέλιξη, η οποία συνηθίζεται στην πλειονότητα των συναφών μεθόδων βελτιστοπίησης της βιβλιογραφίας. ∆εδομένου του υψηλού υπολογιστικού κόστους ανά αξιολόγηση, η παραλληλοποίηση, με τη έννοια της ταυτόχρονης αξιολόγησης των υποψηφίων λύσεων στην πολυεπεξεργαστική συστοιχία της Μονάδας Παράλληλης Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής & Βελτιστοποίησης (ΜΠΥΡΒ) του Εργαστηρίου Θερμικών Στροβιλομηχανών του ΕΜΠ, είναι απολύτως απαραίτητη. ́Ολες οι προτεινόμενες μέθοδοι έχουν αναπτυχθεί στη γενικής φύσης πλατφόρμα βελτιστοποίησης EASY (Evolutionary Algorithm SYstem) που αναπτύχθηκε από την ΜΠΥΡΒ/ΕΜΠ. Σε όλα τα προβλήματα βελτιστοποίησης, το λογισμικό αξιολόγησης για κάθε υποψήφια λύση είναι ο επιλύτης ροών με τεχνικές ΥΡ∆ PUMA, που έχει αναπτυχθεί από την ίδια ομάδα και τρέχει σε επεξεργαστές καρτών γραφικών. Μόνο στην περίπτωση της βελτιστοποίησης της διαφραγματικής μικρο-αντλίας χωρίς βαλβίδες, χρησιμοποιείται ένας διαφορετικός επιλύτης ΥΡ∆ που βασίζεται στη μέθοδο των τεμνομένων κυψελών. Οι πιο σημαντικές συνεισφορές αυτής της εργασίας είναι οι ακόλουθες : [...]
doi:10.26240/heal.ntua.18633 fatcat:nw5dcymbozfnjc6sur562vxeii