• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제8권3호
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• pp.209-219
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• 2015

A robust multi-fidelity optimization methodology has been developed, focusing on efficiently handling industrial runner design of hydraulic Francis turbines. The computational task is split between low- and high-fidelity phases in order to properly balance the CFD cost and required accuracy in different design stages. In the low-fidelity phase, a physics-based surrogate optimization loop manages a large number of iterative optimization evaluations. Two derivative-free optimization methods use an inviscid flow solver as a physics-based surrogate to obtain the main characteristics of a good design in a relatively fast iterative process. The case study of a runner design for a low-head Francis turbine indicates advantages of integrating two derivative-free optimization algorithms with different local- and global search capabilities.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권11호
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• pp.1331-1337
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• 2013

본 논문에서는 반응표면법을 이용하여 양항력형 수직축 풍력발전기 블레이드의 구조 최적설계를 수행하였다. 선행연구의 구조해석 결과를 살펴보면 양항력형 수직축 풍력발전기 블레이드가 항복강도 이상의 응력이 발생하였으므로, 구조적 안전성을 확보하고자 최적화 기법을 적용한 구조설계를 재수행하였다. 이를 위해 먼저 블레이드에 발생하는 응력에 큰 영향을 주는 설계인자를 선정하였다. 이에 실험계획법 기반 반응표면법을 적용하였다. 목적함수 및 제한조건은 각각 중량 및 허용응력으로 설정하였다. 또한 중량 및 응력에 대한 설계인자의 영향을 평가하기 위한 민감도 해석을 수행하였다. 이러한 과정을 통해 양항력형 수직축 풍력발전기 블레이드의 구조 최적 설계를 수행하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.503-510
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• 2011

본 논문에서는 기설계된 풍력발전제어시스템의 최적화에 관한 연구로서, 특히 블레이드 피치제어기 및 발전기 토크 제어기의 제어 변수 튜닝 (Tuning) 기법을 제안하고자 한다. 일반적으로 제어기 설계는 간략화된 수학적 모델을 기반으로 이루어지고 실제 적용시 설계단계에서 고려하지 않았거나 수학적 표현이 불가능한 불확실성을 제어 시스템에 반영하기 위하여 반복적인 시험 단계가 필요하다. 본 논문에서는 풍력발전시스템 비선형 시뮬레이션 소프트웨어와 최적화 기법을 이용하여, 풍력발전기의 로터 회전 속도 변화, 발전기 출력 변동, 동력 전달축 비틀림 진동을 최소화하기 위한 제어기 튜닝 절차 및 결과를 제시하고자 한다. 제어기 기본 설계안과 최적화된 최종 설계안의 비교를 통하여 방법의 타당성을 예시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.423-438
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• 2021

모터 그레이더의 블레이드는 도로공사시 골재를 산포하고 평탄화하는 역할을 수행한다. 본 연구는 그레이더의 작업효율을 향상시키기 위하여 블레이드 부품의 설계개선 연구를 진행하였다. 블레이드와 골재 입자의 접촉, 절삭, 산포 과정을 모사하기 위하여 동해석 코드에 개별요소법을 도입하여 전산해석 모델을 수립하였다. 블레이드 설계인자를 4가지 선별한 후 작업 시나리오를 수립하였다. 실험계획의 직교배열을 통해 각 인자의 수준조합별 9개 모델에 대해 평탄화 작업에 대한 동해석을 수행하고, 각 설계인자의 영향도를 분석하였다. 이후 유의한 인자를 분산분석을 통해 선별하여 최적화기법으로 점진적 반응표면법을 적용하였다. 최종적으로 블레이드의 작업 효율성을 향상시킬 수 있도록 설계인자의 최적값을 제안하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2632-2637
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• 2007

Rotary performance and flow resistance induced by each element in suction nozzle of a vacuum cleaner with a double-blade rotary fan are investigated numerically and its relation with flow-induced noise and rotary performance is examined. Flow resistance and vorticity in suction nozzle are calculated and it is found that they are closely related with flow-induced noise. Gap between double blades, adoption of cross-flow fan, enlargement of flow inlet area, and optimization of blade number are tested for noise reduction. Finally, the effects of each method are verified experimentally. It is found that several combinations of the proposed methods can be adopted for noise reduction although the degree of reduction is not much.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권8호
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• pp.945-952
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• 2004

Acoustic characteristics of combustion chamber having various baffle configurations are numerically investigated by linear acoustic analysis to suggest reliable baffle specifications in first stage of KSLV-I. To determine the configuration of baffles, an acoustic modal analysis as well as the macroscopic analysis has been done. Hub has another effect of suppressing transverse acoustic mode by confining flow in baffled compartment over general effect of increase in acoustic damping of radial acoustic modes. So, a sufficient number of hub needs to be installed to obtain acoustic damping capacity. 3-blade configuration designed to suppress the first tangential mode has relatively low damping capacity, compared to 5 or 6-blade one. Optimum value of axial baffle length has been determined by comparing acoustic characteristics of combustion chamber having various baffle lengths.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권5호
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• pp.586-592
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• 2014

본 연구에서는 BEMT(Blade Element Momentum Theory)에 의해 우선 정격 출력 100 kW인 수평축 조류 발전용 단일 터빈에대한 기본 형상 설계를 진행하고, CFD 해석을 통해 블레이드 주변 유동특성 파악 및 출력 성능 예측을 하였다. 기본적인 에어포일은 FFA-W3-301, DU-93-W210, NACA-63418을 사용하였다. 이를 바탕으로 상반회전 터빈의 특성을 고찰한 결과, 설계 주속비 5.17에서 최대 출력계수는 0.495이며, 터빈의 출력은 101.82 kW를 얻었다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제9권3호
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• pp.213-221
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• 2016

Due to the nature of cavitation numerical analyses, computational optimization of a pump with respect to the cavitation properties is extremely demanding. In this paper it is shown how a combination of Transient Blade Row (TBR) method and some simplifications can be used for making the optimization process more efficient and thus possible on current generation of hardware. The aim of the paper is not the theory of hydraulic design. Instead, the practical aspects of numerical optimization are shown. This is done on an example of a radial pump and a combination of ANSYS CFX, ANSYS software tools and custom scripts is used. First, a comparison of TBR and fully-transient simulation is made. Based on the results, the TBR method is chosen and a parametric model assembled. Design of Experiment (DOE) table is computed and the results are used for sensitivity analysis. As the last step, the final design is created and computed as fully-transient. In conclusion, the results are discussed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.68-71
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• 2005

In the case of wind turbine design, Optimization of tower structure is very important because tower generally takes about $20\%$ of overall turbine cost. In this paper, we calculated wind loads considering vortex shedding, and optimized tower flange using the calculation results. For optimization, we used FEM to analyze structural strength of the flange and blade momentum theory to calculate wind loads.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권5호
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• pp.435-441
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• 2015

본 연구에서는 원심압축기 임펠러와 디퓨져 블레이드 형상을 반응표면법과 다목적 유전알고리즘 기법을 사용하여 최적설계 연구를 수행하였다. 임펠러와 디퓨져의 블레이드 선단과 후단의 각도와 두께를 3 구간으로 나누어 설계변수로 적용하였으며 수치해석은 상용코드인 ANSYS CFX 를 사용하였다. 실험계획법 중 많이 사용되는 중심합성계획을 이용하여 총 45 개의 설계점에 대한 값을 계산하였다. 계산된 결과를 바탕으로 반응표면을 생성하였으며 반응표면은 최적형상의 임펠러와 디퓨져를 선정하는데 이용하였다. 최적설계의 전 과정은 ANSYS DX 를 사용하였으며, 최적화의 결과로 원심압축기의 주요 성능변수인 등엔트로피 효율과 압력회복계수가 각각 0.3%, 5% 향상된 임펠러와 디퓨져 블레이드 형상을 제시하였다.