Je leest:

Beter ‘droogvliegen’ dankzij foutschatter

Beter ‘droogvliegen’ dankzij foutschatter

Wie grootheden als de draagkracht van een vliegtuig wil bepalen, kan daarvoor simulaties gebruiken. Simulaties zijn goedkoper dan vliegproeven, maar zijn nog altijd kostbaar. Wie voor een kortere rekentijd een eenvoudig model kiest, om zo tijd en geld te winnen, verliest aan nauwkeurigheid; dat kan voor zeer ongewenste verrassingen zorgen. De foutschatter van STW-onderzoeker Jelmer Cnossen laat zien welke simulatie de meest efficiënte keuze is: bij het terugbrengen van de rekentijd houdt zijn monitoring-methode de nauwkeurigheid in de gaten. Cnossen promoveerde vorige week aan de TU Delft.

Bij het ontwerp van apparaten, installaties en voertuigen wordt veel tijd besteed aan het nabootsen van het functioneren van het ontwerp. Zo wordt onder meer ‘droog’ gewerkt aan veiliger, schoner en efficiënter vliegverkeer. Computersimulaties maken het mogelijk om (bijvoorbeeld) de luchtstroming rond vliegtuigen na te bootsen en zo de draagkracht te berekenen. Zo’n simulatie is gebaseerd op een wiskundig model van een fysisch proces, in dit geval luchtstroming.

Simulatie van de luchtweerstand rond een vliegtuig (romp en vleugel). Beeld: NASA

In elke simulatie zit wel een modelleringsfout, dat wil zeggen een fout in het model die de nauwkeurigheid van de nabootsing beïnvloedt. Simulaties die hetzelfde fysische proces nabootsen, worden naar nauwkeurigheid hiërarchisch geordend (en hiërarchische modellen genoemd). In het algemeen geldt: hoe eenvoudiger het model, hoe korter de rekentijd, hoe minder nauwkeurig de simulatie – en belangrijker: hoe minder nauwkeurig bijvoorbeeld de draagkracht van een vliegtuig bepaald kan worden. Producenten van simulaties gebruiken verschillende wiskundige modellen. Dat maakt het moeilijk om ze onderling op nauwkeurigheid te vergelijken.

Onderzoeker Jelmer Cnossen maakte daarom een doelgerichte modelleringsfoutschatter. Zijn methode, geschikt om in software te gebruiken, is speciaal bedoeld om simulaties die verschillende wiskundige modellen voor hetzelfde fysische verschijnsel (in dit geval luchtstroming) gebruiken, onderling te kunnen vergelijken. Zo kan men bij het terugbrengen van de rekentijd –en dus de kosten- van simulaties de nauwkeurigheid blijven monitoren.

Berekening van de luchtstroming rond de staart van een ‘sailplane’. Beeld: TUDelft

Industriële interesse

Voordat Cnossens foutschatter in gebruik genomen kan worden, moet eerst meer onderzoek plaatsvinden naar toepassing in complexe stromingsproblemen. Toch waren in dit theoretisch onderzoek verschillende mogelijke gebruikers van de resultaten geïnteresseerd. Daarmee is de kans dat dit onderzoek door een volgende stap naar toepassing wordt gebracht, groter. Het project is zo een voorbeeld van de manier waarop financiering binnen het Open Technologieprogramma (OTP) van STW zorgt voor een focus op utilisatie.

Jelmer Cnossen zelf bouwt op zijn ervaring voort door te gaan werken aan de nauwkeurigheid van de modellen voor luchtverontreiniging bij het Milieu en Natuur Planbureau in Bilthoven. Daar gaat het om het voorspellingen van de luchtkwaliteit en het vaststellen van de effectiviteit van milieubeleid.

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).
© Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 16 mei 2007

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.