Avaliação do Código Computacional DEPP na Otimização de Problemas de Propulsão e Aerodinâmica de Foguetes

Abstract

No presente trabalho foi implementado um código computacional para a otimização global de um conjunto arbitrário de variáveis. O código computacional, denominado DEPP (Differential Evolution Parallel Program), é baseado no algoritmo de Evolução Diferencial e utiliza o Método de Superfície de Resposta para aceleração da convergência. O DEPP foi implementado em linguagem Fortran 95 e utiliza as diretivas do MPI (Message Passing Interface) para processamento paralelo. A aptidão de cada indivíduo é obtida por um programa auxiliar. A verificação do DEPP foi realizada utilizando as funções de Ackley e Rastrigin, com até cinco variáveis. Problemas aplicados à propulsão e aerodinâmica de foguetes foram considerados. As geometrias de uma tubeira e do nariz de um foguete foram otimizadas. A avaliação da aptidão de cada geometria da tubeira gerada pelo DEPP foi realizada pelo código Mach2D, que simula o escoamento no interior da tubeira, utilizando o método de volumes finitos. O DEPP convergiu para as soluções exatas tanto para as funções de Ackley e Rastrigin, como na otimização aerodinâmica de Newton. O desempenho da Evolução Diferencial com hibridização foi superior ao algoritmo puro. Na otimização da geometria de tubeiras, o DEPP determinou uma geometria que fornece coeficiente de empuxo superior ao obtido pelo Método das Características