• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.13 no.1
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• pp.29-37
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• 2019

The objective of this study was to investigate the influence of the blade shape on the impeller performance, for design optimizing of the high airflow impeller. First, the quantity, angle, and length of blades, which are considered to have a large influence on the impeller performance, were selected as design variables. Then, 27 cases of impeller shapes were selected according to the design of experiment (DOE). To predict the conduct of the blower based on the selected impeller shape, flow analysis was performed using the immersed solid method of ANSYS CFX. In the CFD results, the highest airflow was expected in the impeller having a combination of 50 EA, $6^{\circ}$ and 5 mm. Finally, a blower with the original impeller shape and the optimized impeller shape was fabricated using a 3D printer, and the analysis tendency and experimental tendency were verified through experiments.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2003.10a
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• pp.231-231
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• 2003

사출성형에서의 지금까지의 에어트랩 문제의 해결법은 사출금형 내에 유동적 관계와 사출성형 기술자의 경험으로 해결했었다. 본 연구에서는 에어트랩 문제를 해결하기 위하여 금형을 설계할 때 미리 에어트랩의 위치를 알고 금형 디자인을 수정하여 사출 시간의 단축과 사출성형의 경제적 효과를 얻고자 한다. 사출성형을 할 때 에어트랩의 불량이 많이 발생하는 특징 형상들을 선정하여 각각의 특징형상들을 다시 해석하여 각각의 특징형상들의 에어트랩의 발생위치와 발생률을 알아내고, 사출금형설계에서 에어트랩불량이 일어날 형상들을 특징형상 변수에 대응시켜 최적의 형상으로 수정절차를 개발하였다. 여기서, 사출속도의 조절, 금형 온도의 조절, 수지온도 조절, 금형내의 압력 조절, 벤트의 설치 등은 최적의 상태로 고정시키고 형상수정 요소로 형상의 두께, 각도, 깊이, 필렛, 모 따기를 선정하여 특징형상 상관관계 모델을 구성하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.58.2-58.2
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• 2011

본 연구에서는 5MW급 수평축 풍력터빈 블레이드에 대해 국내 서남해안의 풍속특성을 고려한 최적설계를 수행 하였다. 최적설계를 수행하기 위해 블레이드 해석은 Blade Element and Momentum Theory를 이용 하였으며, 설계 시 적용된 기저형상은 NREL에서 제안한 5MW급 풍력터빈 블레이드을 선정하였다. 최적설계를 수행하기 전 설계에 사용된 설계변수들이 풍속에 대해 어떠한 경향을 가지고 있는지 알아보기 위해 Parametric Study를 수행 하였으며, 최적설계는 다목적 최적화 유전 알고리즘인 NSGA-II를 이용하여 평균풍속이 낮은 서남해안의 연간에너지 생산량과 설비이용률을 최대화하였다. 최적화 결과들로부터 설계 조건에 맞는 최적해를 도출 할 수 있었으며, 이를 통해 기저형상의 연간에너지 생산량 및 설비이용률을 보다 향상 시킬 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.12
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• pp.1141-1150
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• 2012

This paper describes the shape optimization of impeller blades for an anti-heeling bidirectional axial flow pump used in ships. In general, a bidirectional axial pump has efficiency much lower than that of a classical unidirectional pump because of the symmetry of the blade type. In this study, by focusing on a pump impeller, the shape of the blades is redesigned to develop a bidirectional axial pump with higher efficiency. The commercial code employed in this simulation is CFX v.13. The CFD result of the pump torque, head, and hydraulic efficiency was compared. The orthogonal array (OA) and analysis of variance (ANOVA) techniques and surrogate-model-based optimization using orthogonal polynomials are employed to determine the main effects and their optimal design variables. According to the optimal design, we confirm an effective design variable for impeller blades and explain the optimal solution as well as the usefulness of satisfying the constraints of the pump torque and head.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.619-622
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• 2004

본 논문에서는 진화 전략 알고리즘(Evolution Strategy Algorithm)를 이용한 L1B4 선형 초음파 모터(L1B4-USM)의 최적 설계 기법을 제시하고자 한다. 유한요소법(Finite Element Method)을 정식화 하였고, 2차원 유한요소법을 L1B4-USM의 임피던스와 모드의 해석을 통해 검증 하였다. 검증된 2차원 유한 요소 해석을 통한 선형 초음파 모터의 임피던스 해석, mode 해석 및 최적 모드의 탐색 프로그램, 자동 요소분할 프로그램 그리고 진화 전략 알고리즘을 수행하였다. 이를 통해 선형 초음파 모터의 L1모드, B4 모드 각각이 발생하는 공진주파수를 일치시키며, 최대 속도를 얻기 위한 최적 설계기법을 완성 하였고, 최적화된 형상의 L1B4-USM를 설계하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.474-477
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• 2009

본 연구에서는 5MW급 수평축 풍력발전 블레이드에 대한 정격풍속과 낮은 풍속 영역을 고려하여 풍속에 대한 다점 최적설계를 수행하였다. 다점 최적설계를 수행하기 위해 블레이드 해석은 Blade Element and Momentum theory를 이용 하였으며, 설계 시 적용된 기저형상은 NREL에서 제안한 5MW급 풍력터빈 블레이드이다. 최적화 과정을 통해 얻어진 최적해의 집합에 대하여 L2 Norm을 통한 파레토분석을 하였으며, 이를 통해 기저형상의 연간 에너지생산량과 설비 이용률을 보다 향상 시킬 수 있었다.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.17 no.2
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• pp.24-34
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• 1995

여기서는 최근의 자동차 금형의 최적설계 기술개발을 위한 국내의 연구동향을 중심으로 살펴보고 실제 CAE 기술의 적용 예를 소개하고자 한다. 1. 금형설계에서의 CAE 기술의 도입. 2. CAE 기술로서의 FEA 해석. 3. CAE 도입의 기술적 제 문제. 4. 프레스 공정의 2차원/3차원 해석. 5. 최적 블랭크 형상설계기술. 6. 강건설계를 위한 CAE 기술의 응용.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.4 no.4
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• pp.127-135
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• 1984

This paper considers the problem of optimum shaping of steel arches subjected to general loading. The weight of arches is considered as the objective function and the appropriate combinations of section forces, material volume, arc length, and closed section area of arches are considered as the stress constraints. The shape optimization problems are formulated in terms of the design variables of sectional areas of each element. First the cost sensitivity of the design is investigated. Then the investigation comprises the search for the optimum arch form as well as the optimum area distribution along the arch. Two spaces of shape optimization algorithm will be treated, the first space corresponding to the section optimization by the Modified Newton Raphson Method, and the second space to the coordinate optimization by the Powell Method. The optimization algorithm is evaluated and the optimum span-rise ratios for the given arches are evaluated.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.16 no.6 s.73
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• pp.819-832
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• 2004

This study describes an efficient and facile method for configuration optimum design of structures. One of the ways to achieve numerical shape representation and the selection of design variables is using the design element concept. Using this technique, the number of design variables could be drastically reduced. Isoparametric mapping was utilized to automatically generate the finite element mesh during the optimization process, and this made it possible to easily calculate the derivatives of the coordinates of generated finite element nodes w.r.t. the design variables. For the structural analysis, finite element analysis was adopted in the optimization procedure, and two different techniques(the deterministic method, a modified method of feasible direction; and the stochastic method, a genetic algorithms) were applied to obtain the minimum volumes and section areas for an efficient configuration optimization procedure. Futhermore, spline interpolation was introduced to present a realistic optimum configuration that meet the manufacturing requirements. According to the results of several numerical examples(steel structures), the two techniques suggested in this study simplified the process of configuration optimum design of structures, and yielded improved objective function values with a robust convergence rate. This study's applicability and capability have therefore been demonstrated.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.6
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• pp.547-556
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• 2014

This paper discusses a one-way fluid structural interaction (FSI) analysis and shape optimization of the impeller blades for a 15,000 HP centrifugal compressor using the response surface method (RSM). Because both the aerodynamic performance and the structural safety of the impeller are affected by the shape of its blades, shape optimization is necessary using the FSI analysis, which includes a structural analysis for the induced fluid pressure and centrifugal force. The FSI analysis is performed in ANSYS Workbench: ANSYS CFX is used for the flow field and ANSYS Mechanical is used for the structural field. The response surfaces for the FSI results (efficiency, pressure ratio, maximum stress, etc.) generated based on the design of experiments (DOE) are used to find an optimal shape for the impeller blades, which provides the maximum aerodynamic performance subject to the structural safety constraints.