Disciplina

Área

Área Científica de Mecânica Aplicada e Aeroespacial > Mecânica Aeroespacial

Activa nos planos curriculares

MEAer 2017 > MEAer 2017 > 2º Ciclo > Especializações > Espaço > Opções > Opções 9º Semestre > Concepção Optimizada de Aeronaves

MEAer 2021 > MEAer 2021 > 2º Ciclo > Área Principal > Opções Aeroespacial > Opções Aeroespacial 2 > Concepção Optimizada de Aeronaves

Nível

Avaliação continua, composta por quatro componentes: - Questionários em aula (10%) - Apresentação oral (10%) - Trabalhos (45%) - Projecto final (35%)

Tipo

Não Estruturante

Regime

Semestral

Carga Horária

1º Semestre

3.5 h/semana

119.0 h/semestre

Objectivos

Esta unidade curricular aborda os aspectos fundamentais de concepção optimizada de aeronaves utilizando ferramentas numéricas. A multidisciplinaridade em projecto aeronáutico é discutida e o conceito de projecto óptimo é introduzido. Uma revisão de métodos de optimização é apresentada, com enfase em gradientes, seguida de uma comparação de abordagens de projecto óptimo multidisciplinar. A importância da formulação de problemas de optimização, a escolha apropriada de fidelidade dos modelos de cada disciplina e a identificação do acoplamento entre elas é discutida. Exemplos numéricos de optimização aerodinâmica, estrutural e aeroestrutural fornecem ao estudante uma visão não só da importância da escolha das variáveis de projecto, objectivo e constrangimentos, mas também do impacto físico no desempenho da aeronave. O objectivo desta unidade curricular é fornecer ao estudante uma compreensão de como podem problemas complexos multidisciplinares serem abordados numericamente.

Programa

1.Introdução à Concepção Optimizada de Aeronaves: perspectiva histórica; 2.Investigação operacional: terminologia e classificação de problemas; 3.Optimização com gradientes: métodos (não) constrangidos. Métodos de penalidade; 4.Métodos de análise de sensibilidade: diferenças finitas, diferenciação algorítmica, semi-analíticos; 5.Optimização sem gradientes; Métodos heurísticos: população e trajectória; 6.Optimização multiobjectivo: frente de Pareto, pesos e população; 7.Modelos aproximados: desenho de experiências. Multi-fidelidade; 8.Introdução a MDO: estratégias e abordagem formal; 9.Análise multidisciplinar: decomposição e abordagens de solução; 10.Arquitecturas MDO: monolíticas e distribuídas; 11.Aeroelasticidade: estática e dinâmica, interação de disciplinas; 12.Interação fluido-estrutura: elementos chave e estratégias de acoplamento temporal; 13.Optimização aeroestrutural: software MDO e ferramenta aeroestrutural; 14.Projecto final: conceito, formulação e compromissos.

Metodologia de avaliação

Avaliação continua, composta por quatro componentes: - Questionários em aula (10%) - Apresentação oral (10%) - Trabalhos (45%) - Projecto final (35%)

Pré-requisitos

É aconselhável que os alunos tenham conhecimentos básicos de Aerodinâmica / Mecânica dos fluidos computacional, Mecânica dos materiais e dos sólidos / Mecânica computacional, Desempenho, Estabilidade de voo e Projecto integrador em engenharia aeroespacial.

Componente Laboratorial

NA

Princípios Éticos

Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.

Componente de Programação e Computação

Todos os trabalhos e projecto final requerem computação e conhecimentos de programação. É esperada a utilização das linguagens de programação em Matlab e python. Componente correspondente a 1 ECTS. Competências cobertas: Automação, Decomposição e Raciocínio algorítmico.

Componente de Competências Transversais

As seguintes competências são desenvolvidas nas componentes de avaliação de Apresentação oral e Projecto final: - Pensamento critico e inovador (criatividade e abordagem à resolução de problemas) - Competências interpessoais (apresentação oral e trabalho em equipa) - Literacia da informação e dos media (localizar e aceder a informação) Componente correspondente a cerca de 20% da avaliação.

Bibliografia

Principal

Aircraft Optimal Design

André C. Marta

2020

MSc course notes 2020


Secundária

Aircraft Design: A Conceptual Approach

Daniel P. Raymer

2018

AIAA, ISBN:9781624104909


Multidisciplinary Design Optimization of Aircrafts

André C. Marta

2015

PhD course notes


Numerical Optimization

J Nocedal and SJ Wright

2006

Springer, ISBN: 0387303030.


Multidisciplinary design optimization: A survey of architecture

JRRA Martins and AB Lambe

2013

AIAA Journal, 51(9):2049–2075. DOI:10.2514/1.J051895


Open-source coupled aerostructural optimization using Python

JP Jasa, JT Hwang and JRRA Martins

2018

SAMO, 57(4):1815-1827. DOI:10.1007/s00158-018-1912-8


OpenMDAO: An open-source framework for multidisciplinary design, analysis, and optimization

JS Gray, JT Hwang, JRRA Martins, KT Moore, BA Naylor

2019

SAMO, 59(4):1075-1104. DOI:10.1007/s00158-019-02211-z


Algorithms for Optimization

MJ Kochenderfer and TA Wheeler

2019

MIT press, ISBN:9780262039420