Quality-mesh generation and reconstruction for engineering design optimization

Abstract

A simulação numérica de fenómenos físicos de interesse é hoje uma prática incontornável no processo de desenvolvimento de novos produtos e sistemas, nomeadamente nas indústrias aeroespacial e automóvel, entre muitas outras. No entanto, o aumento da fidelidade da simulação traduz-se inevitavelmente no aumento do peso computacional dos simuladores, o que condiciona fortemente a optimização numérica de sistemas físicos baseada em simulação. Nesta dissertação é proposto um novo método para reconstrução de malhas na sequência de perturbações às fronteiras do domínio do problema como forma de acelerar o processo de simulação num contexto de optimização. Este relátorio final descreve também algoritmos já existentes para a geração de malhas de qualidade em domínios bidimensionais limitados por fronteiras curvas, bemcomo formas demodelar essas fronteiras.

Numeric simulation of physical phenomena of interest is currently a must in the development process of new products and systems, namely in the aerospace and automotive industries, among many others. However, greater simulation fidelity inevitably leads to computationally heavier simulators, strongly limiting the extent to which simulation-based numerical optimisation of physical systems may be employed in practice. In this dissertation we propose a new method for mesh reconstruction under domain boundary perturbations as a way of speeding up the simulation process in an optimisation context. This final report also describes existing algorithms for quality mesh generation in two-dimensional domains with curved boundaries, as well as suitable curve-modelling approaches.