• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
• /
• pp.281-286
• /
• 2006

본 연구의 목적은 차세대 대체에너지로 각광받는 풍력발전 중에서 육상발전보다 여러 가지 이점이 있는 한국형 해상풍력터빈 블레이드의 최적형상설계를 위한 알고리즘을 구현하는 것이다. 블레이드 단면 익형의 양력과 항력 분포는 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 첫 번째 수준의 설계변수인 각각의 블레이드 지름과 축 회전수에서 익형의 공력변수들과 최소에너지손실 조건을 이용하여 두 번째 설계변수인 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 그리고 성능결과를 바탕으로 반응면을 구성하고, 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 첫 번째 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 목적함수를 죄대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 설계된 최적형상에 대해 탈설계점 해석을 수행하여 성능을 구하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제14권10호
• /
• pp.4685-4693
• /
• 2013

본 연구는 FMM 방식을 사용하는 OLED 디스플레이의 증착공정에서 사용되는 마스크 프레임의 무게를 최소화하기 위한 형상최적설계를 다루었다. 위상최적화 해석을 수행하였으며 그 결과를 토대로 프레임의 가로 및 세로변에 슬롯을 삽입함으로써 강성을 증가시키면서 무게를 저감시킬 수 있는 설계 개념을 도출하였다. 프레임의 형상설계변수를 정의하고 형상최적설계 문제를 정립하여 수치적 최적화를 수행하였다. 프레임의 설계기준인 최대 변위의 제약조건을 만족하면서 무게가 최소인 프레임의 최적형상을 성공적으로 구하였으며, 최적설계된 프레임의 무게는 117.6 kg으로 최초설계안 256 kg 대비 138.4 kg(54.1%)가 감소된 결과를 얻었다.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.36-43
• /
• 2017

쿼드틸트 무인기에 적용되는 프롭로터 블레이드 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 최적설계 프로세스 통합은 ModelCenter(R) 프로그램을 이용하였으며, 최적설계 과정에서 성능해석은 CAMRAD-II를 사용하였다. 목적함수는 제자리비행 및 전진비행 모드에서 성능효율 최대화로 설정하였으며, 제한조건은 소요 동력 및 피치로드 하중 값이 기본 형상 값보다 작게 되도록 설정하였다. 설계변수로는 블레이드 루트 코드길이, 테이퍼비, 비틀림 각의 기울기 및 각도, 하반각, 끝단 형상 생성을 위한 파라볼릭 계수, 하반각과 끝단형상이 적용되는 블레이드 스팬위치, 블레이드 단면을 구성하는 익형의 위치로 구성하였다. 최적 설계 결과 기준 형상 대비 제자리비행 효율은 1.6%, 전진 비행 효율은 13.6% 향상된 프롭로터 블레이드 형상을 도출할 수 있었으며, 피치로드 하중은 약 30% 감소하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2001년도 춘계학술대회 발표논문집
• /
• pp.108-112
• /
• 2001

본 논문에서는 전산유체해석 기법을 이용하여 저소음ㆍ고효율 공조기의 입구형상에 대한 유동해석을 하였다. 공조기 입구형상을 결정하는 여러 설계변수가 입구와 출구의 유동조건과 유로의 압력손실에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 바탕으로 입구와 출구유동의 균일성과 압력손실의 최소화를 만족하는 최적의 설계 변수를 결정하여 공조기의 최적설계를 달성하였다.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제10권4호
• /
• pp.113-122
• /
• 2010

대공간 스페이스 프레임 구조물은 구조물의 목적 및 설계자의 의도와 함께 다양한 형상으로 구성될 수 있으며, 다양한 구조물 형식에 적용될 수 있다. 그러나 이러한 대공간 스페이스 프레임 구조물의 최적의 부재크기나 형상은 구조 엔지니어의 경험과 반복적인 해석 그리고 시행착오적인 방법 때문에 그 결정이 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 설계자가 구조물의 최적 형상을 선택할 수 있는 방안을 제시하기 위해 먼저 타원형 및 볼트복합형과 같은 다양한 유형의 스페이스 프레임 구조물이 선정되며, 절점, 좌표 및 부재 생성을 위한 형상생성방법이 고려된다. 또한 스페이스 프레임 구조의 최적설계 절차에서 각 절점 좌표는 높이 변화나 링의 개수에 따라 변하게 되므로 최적설계 과정에서 절점파 부재의 자동생성기법이 적용된다. 다음으로 형상생성방법을 기반으로 한 형상생성모듈은 구조물의 최적화 단계에 앞서 설계자가 원하는 형상을 생성해주는 모듈이며, 최적화 단계에서는 해석 모듈과 최적화모듈이 연계된다. 마지막으로 예제 모델을 통해 형상생성방안 및 최적설계 방안의 효율성을 검토한다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제24권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2011

본 논문에서는 아이소-지오메트릭 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계를 수행하였다. 유한요소법 기반 형상 최적설계는 CAD와 해석 모델의 차이로 인해, 설계영역 매개 변수화에 어려움이 있다. 아이소-지오메트릭 해석법은 CAD 모델과 동일한 NURBS 기저 함수와 조정점을 해석에 이용함으로써 설계의 기하학적 변화를 해석모델에 직접적으로 표현할 수 있는 장점을 가진다. 하중조건이 설계 영역에 따라 변화하는 최적설계 문제의 경우, 정확한 설계 영역 표현은 법선 벡터, 즉 변화하는 하중의 방향, 곡률 등 고차항의 정보를 정확하게 표현할 수 있고, 따라서 목적함수를 최소 또는 최대화시키는 최적의 해로 이끌어 낸다. 유한요소법 또는 밀도법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물의 문제를 푸는 경우, 최적설계가 진행됨에 있어 변화하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는 수치 예제를 통해 아이소-지오메트릭 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물 문제에서 유한요소 기반의 최적설계보다 더 나은 결과를 제시함을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제14권2호
• /
• pp.159-171
• /
• 2001

평면 아치 구조물에 대해 선형 탄성 변분방정식에 기반을 둔 설계민감도 해석을 위한 일반적 이론을 개발하였다. 아치 구조물내의 임의 마디에 정의된 응력범함수를 고려하였고 이에 대한 설계민감도 공식을 유도하기 위해 전미분(material derivative) 개념과 보조(adjoint) 변수 방법을 도입하였다. 얻어진 민감도 공식은 구조해석 결과를 얻고 나면 이들로부터 단순 대수연산을 통해 계산이 되므로 적용이 간편할 뿐 아니라 해의 정확도가 높은 잇점이 있다. 본 방법은 아치의 형상을 매개변수를 통해 표현하므로 얕은 아치에 국한하지 않고 어떠한 형상도 고려가 가능하며, 나아가서 아치의 형상변화를 형상에 대해 수직뿐 아니라 접선방향도 포함하여 일반적으로 고려하므로 다양한 형상설계가 가능하다. 몇 가지 예제에서 민감도 계산을 수행함으로써 본 방법의 정확도와 효율성을 입증하였으며, 두 가지의 설계최적화 문제를 대상으로 실제로 두께 및 형상최적설계를 수행하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제37권6호
• /
• pp.603-610
• /
• 2013

유한요소해석을 수행하여 조향장치용 타이로드 볼 조인트의 주름 형상 더스트 커버의 응력과 변형을 평가하였다. 조립상태 및 작동상태 하에서 기존 설계안의 더스트 커버를 해석한 결과, 밀봉성이 우수하고 최대응력은 인장강도보다 낮게 나타났다. 더스트 커버의 최대응력을 저감시키기 위하여 형상설계변수를 선정하고, 다구찌 기법을 사용하여 최적형상을 구하였다. 도출된 최적설계안의 작동상태에서의 최대응력은 초기설계안 대비 22 % 감소되는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제시된 방법을 사용하면 더스트 커버의 평가 및 설계를 효율적으로 할 수 있다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.22-31
• /
• 2022

기존 Finocyl 그레인 형상 설계는 임의의 형상을 가정하고 Burn-back 해석을 통해 요구조건 만족 여부 확인, 형상 수정의 과정을 반복한다. 이와 같은 설계는 작업자의 설계 피로도를 높이고, 역량에 따라 설계 완성도가 상이한 문제를 가지고 있다. 이에 본 연구는 기존 설계의 문제를 해결하기 위해 Burn-back 자동화 해석 프로그램에 유전 알고리즘을 적용한 최적 설계 방법을 개발하였다. 안정적인 탐색을 위해 가변형 Offset, 작도 불능 형상 변수 제어 기법을 개발하고, 중립형 및 이중추력형 면적선도 형상을 설계하여 성능을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제34권7호
• /
• pp.18-27
• /
• 2006

일반적인 신뢰성 최적 설계는 결정론적 최적 설계에 비해 매우 많은 계산비용이 필요하므로 공력 형상 최적화와 같은 큰 문제에 직접 적용하기는 매우 어렵다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여 이점 근사화 기법과 adjoint 민감도 해석 기법을 결합한 효율적인 신뢰성 설계 과정을 제안한다. 이 방법은 계산비용은 결정론적 방법과 거의 동일하지만 계산 결과에 있어서는 기존의 신뢰성 설계 기법과 유사한 결과를 얻을 수 있다. 이를 이용하여 3차원 공력 형상 최적 설계를 매우 효율적으로 수행할 수 있었다.