The purpose of this study establishes the deep neural network (DNN) and Decoder models to predict the flow and thermal fields of three-dimensional wavy wings as a passive flow control. The wide ranges of the wavy geometric parameters of wave amplitude and wave number are considered for the various the angles of attack and the aspect ratios of a wing. The huge dataset for training and test of the deep learning models are generated using computational fluid dynamics (CFD). The DNN and Decoder models exhibit quantitatively accurate predictions for aerodynamic coefficients and Nusselt numbers, also qualitative pressure, limiting streamlines, and Nusselt number distributions on the surface. Particularly, Decoder model regenerates the important flow features of tiny vortices in the valleys, which makes a delay of the stall. Also, the spiral vortical formation is realized by the Decoder model, which enhances the lift.
Fan selection procedure and fan noise evaluation method are presented for the system electronic cooling by combining FNM(Flow Network Model) and fan noise correlation model. Internal flow paths and distribution in electronic system we analyzed by using the FNM with the flow resistances for flow elements of the system. Based on the fan operation point predicted from the FNM analysis results, the present fan noise model predicts overall sound power, pressure levels and spectrum. The predictions of the flow distribution, the fan operation and the noise level in electronic system by the present method are well agreed with 3-D CFD and actual test results.
Experiment is carried out to investigate the mixed convective flow in three-dimensional horizontal rectangular channels filled with high viscous fluid. The particle image velocimetry(PIV) with thermo-sensitive liquid crystal tracers is used for visualizing and analysis. Quantitative data of temperature and velocity are obtained by applying the color-image processing to a visualized image, and neural network is applied to the color-to-temperature calibration. In this study, the fluid used is silicon oil(Pr=909), the aspect ratio(channel width to heigh) is 4 and Reynolds number is $2{\times}10^{-2}$. From the present study, we can visualize the quantitative temperature and velocity of mixed convective flow in three-dimensional horizontal rectangular channels simultaneously.
This study presents a numerical optimization to optimize an axial flow fan blade to increase the efficiency. The radial basis neural network is used as an optimization method with the numerical analysis by Reynolds-averaged Navier-Stokes equations using SST model as turbulence closure. Four design variables related to airfoil maximum camber, maximum camber location, leading edge radius and trailing edge radius, respectively, are selected, and efficiency is considered as objective function which is to be maximized. Thirty designs are evaluated to get the objective function values of each design used to train the neural network. Optimum shape shows the efficiency increased by 1.0%.
Numerical design optimization of a fan-shaped hole for film-cooling has been carried out to improve film-cooling effectiveness by combining a three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis with the radial basis neural network method, a well known surrogate modeling technique for optimization. The injection angle of hole, lateral expansion angle of hole and ratio of length-to-diameter of the hole are chosen as design variables and spatially averaged film-cooling effectiveness is considered as an objective function which is to be maximized. Twenty training points are obtained by Latin Hypercube sampling for three design variables. Sequential quadratic programming is used to search for the optimal point from the constructed surrogate. The film-cooling effectiveness has been successfully improved by the optimization with increased value of all design variables as compared to the reference geometry.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제3권4호
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pp.369-378
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2010
The creation of the hydraulic turbine flow factor map will undoubtedly benefit its design by decreasing both the design cycle time and product cost. In this paper, the geometry and flow variables, which effectively affect the flow factor, are proposed, analyzed and determined. These flow variables are further used to create the operating condition maps by using different model approaches categorized into Response Surface Method (RSM) and Artificial Neural Network (ANN). The accuracies of models created by different approaches are compared and the performances of model approaches are analyzed. The influences of chosen variables and the combination of Principle Component Analysis (PCA) and model approaches are also studied. The comparison results between predicted and actual flow factors suggest that two-hidden-layer Feed-forward Neural Network (FFNN), and one.hidden-layer FFNN with PCA has the best performance on forming this mapping, and are accurate sufficiently for hydraulic turbine design.
The present paper is focused on analyzing a set of Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation data on reducing orthogonal peak base moment coefficients on a high-rise rectangular building with wings. The study adopts an aerodynamic optimization procedure (AOP) composed of CFD, artificial neural network (ANN), and genetic algorithm (G.A.). A parametric study is primarily accomplished by altering the wing positions with 3D transient CFD analysis using k - ε turbulence models. The CFD technique is validated by taking up a wind tunnel test. The required design parameters are obtained at each design point and used for training ANN. The trained ANN models are used as surrogates to conduct optimization studies using G.A. Two single-objective optimizations are performed to minimize the peak base moment coefficients in the individual directions. An additional multiobjective optimization is implemented with the motivation of diminishing the two orthogonal peak base moments concurrently. Pareto-optimal solutions specifying the preferred building shapes are offered.
본 논문에서는 유체 시뮬레이션(Fluid simulation)중 화염에서 표현되는 불똥 입자(Fire-flake particle)의 생성, 움직임과 삭제를 효율적으로 학습하고 표현할 수 있는 인공지능 기법에 대해 소개한다. 유체 시뮬레이션을 계산하기 위해서는 일반적으로 수치해석학과 같은 학문의 이해가 필요하며 불똥이나 거품과 같은 유체의 2차 효과(Secondary effect)는 기반유체(Underlying fluids)를 통해 추출되기 때문에 복잡하고 계산양이 많아진다. 이러한 문제를 완화하고자 본 논문에서는 인공신경망을 이용한 분류 모델 학습을 통해 격자 내에서 표현되어야 하는 불똥 입자의 생성을 학습하고, 다항 회귀 모델 학습을 통해 불똥 입자의 움직임을 예측한다. 또한, 불똥 입자가 삭제되어야하는 상태를 네트워크 학습을 통해 얻어내며, 수명(Lifespan) 임계값 조절하여 다양한 장면에서 불똥을 제어할 수 있다. 결과적으로 화염의 움직임을 기반으로 불똥의 움직임을 복잡한 수학식이나 디자이너에게 의존하지 않고 인공지능 학습을 통해 쉽게 제어하고 예측하는 결과를 보여준다.
This study was to investigate characteristics for the pressure wave propagation and the maximum pressure near a rapid closure valve which was installed the end of multi piping network. The multi piping network consists of one inlet and three outlet with straight pipes. The diameter of the pipes including the valve was 100 mm, 80 mm, 80 mm respectively. The valve was rapidly closed with the instantaneous time which was 0.023s in the level for the water hammer. For the simulation, the influence of the pipe thickness and deformation due to pressure-wave-propagation was not considered. CFD was conducted under the following condition : the initial pressure was 1bar in the inlet and the mass flow rate was 7.83 kg/s in the outlet(the velocity in the pipe with 100 mm diameter was 1 m/s). As the valve have conditions that were status with and without fluid flow in the pipe after valve closing, the maximum pressure change and the frequency analysis were examined. As the results, the case that was status with fluid flow appeared the higher maximum pressure than another's, the maximum frequency band was about 10 ~ 11 Hz.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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