Automated meshing and optimisation of a modern turbofan bypass duct using the Rolls Royce Sophy suite of codes

This project is concerned with the application of the Rolls-Royce SOPHY suite of codes to the meshing and the optimisation of a modern turbofan bypass duct. It is of commercial interest to mitigate the Bypass efficiency loss to reach more thrust without increasing fuel consumption, and, in order to manage this, automatic design meshing and optimisation routines have been developed. The Bypass Duct is a very challenging component to be meshed because it is made up of many parts with different shape and forms, therefore specific solutions have been studied in order to successfully mesh the component and to make the model closer to the reality. A method of extracting conditions from a previous CFD solution, creating 2D boundary conditions files and applying these to another simulation is also explained in this report. Multiple CFD simulations have been performed using different boundary conditions (1D profiles and 2D profiles) and different turbulence models. Finally the same model has been meshed using two different tools, PADRAM and BoXer, and their CFD results have been compared. Moreover a Design of Experiments has been carried out as first step of the optimisation process using the PADRAM mesh.

Questo progetto riguarda l’applicazione del pacchetto di codici SOPHY sviluppati in Rolls-Royce per la creazione di mesh e ottimizzazione di un Condotto di Bypass di un moderno turbofan. È d’interesse commerciale diminuire le perdite di efficienza del bypass per aumentare la spinta senza accrescere il consumo di carburante e, per ottenere ciò, sono stati sviluppati programmi per la progettazione automatica di mesh e di ottimizzazione. Creare la griglia del Condotto di Bypass è molto interessante e impegnativo perché è composto da molte parti con differenti forme, per cui sono state studiate specifiche soluzioni per creare la mesh del componente il più possibile fedele alla realtà. In questo report sono anche spiegati un metodo per estrarre parametri da una precedente soluzione CFD, creare un file contente le condizioni al contorno in due dimensioni ed applicarlo ad una simulazione successiva. Sono state svolte molteplici simulazioni CFD usando differenti condizioni al contorno (profili 1D e profili 2D) con differenti modelli di turbolenza. Infine la mesh dello stesso modello è stata creata usando due differenti programmi, PADRAM e BoXer, e sono stati comparati i loro risultati della CFD. Inoltre, usando la mesh di PADRAM, un Disegno Sperimentale (Design of Experiments) è stato condotto come primo passo del processo di ottimizzazione.