The printed circuit heat exchanger (PCHE) with airfoil fins has the benefits of high compactness, high efficiency and superior heat transfer performance. A novel multi-objective optimization approach is presented to design the airfoil fin PCHE in this paper. Three optimization design variables (the vertical number, the horizontal number and the staggered number) are obtained by means of dimensionless airfoil fin arrangement parameters. And the optimization objective is to maximize the Nusselt number (Nu) and minimize the Fanning friction factor (f). Firstly, in order to investigate the impact of design variables on the thermal-hydraulic performance, a parametric study via the design of experiments is proposed. Subsequently, the relationships between three optimization design variables and two objective functions (Nu and f) are characterized by an improved particle swarm optimization-backpropagation artificial neural network. Finally, a multi-objective optimization is used to construct the Pareto optimal front, in which the non-dominated sorting genetic algorithm II is used. The comprehensive performance is found to be the best when the airfoil fins are completely staggered arrangement. And the best compromise solution based on the TOPSIS method is identified as the optimal solution, which can achieve the requirement of high heat transfer performance and low flow resistance.
The main objective of this paper is the robust multi-objective optimization design of semi-active tuned mass damper (STMD) system using genetic algorithms and fuzzy logic. For optimal design of this system, it is required that the uncertainties which may exist in the system be taken into account. This consideration is performed through the robust design optimization (RDO) procedure. To evaluate the optimal values of the design parameters, three non-commensurable objective functions namely: normalized values of the maximum displacement, velocity, and acceleration of each story level are considered to minimize simultaneously. For this purpose, a fast and elitist non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) approach is used to find a set of Pareto-optimal solutions. The torsional effects due to irregularities of the building and/or unsymmetrical placements of the dampers are taken into account through the 3-D modeling of the building. Finally, the comparison of the results shows that the probabilistic robust STMD system is capable of providing a reduction of about 52%, 42.5%, and 37.24% on the maximum displacement, velocity, and acceleration of the building top story, respectively.
This work presents numerical optimization for design of staggered arrays of dimples printed on opposite surfaces of a cooling channel with a fast and elitist Non-Dominated Sorting of Genetic Algorithm (NSGA-II) of multi-objective optimization. As Pareto optimal front produces a set of optimal solutions, the trends of objective functions with design variables are predicted by hybrid multi-objective evolutionary algorithm. The problem is defined by three non-dimensional geometric design variables composed of dimpled channel height, dimple print diameter, dimple spacing and dimple depth to maximize heat transfer rate compromising with pressure drop. Twenty designs generated by Latin hypercube sampling were evaluated by Reynolds-averaged Navier-Stokes solver and the evaluated objectives were used to construct Pareto optimal front through hybrid multi-objective evolutionary algorithm. The optimum designs were grouped by k-mean clustering technique and some of the clustered points were evaluated by flow analysis. With increase in dimple depth, heat transfer rate increases and at the same time pressure drop also increases, while opposite behavior is obtained for the dimple spacing. The heat transfer performance is related to the vertical motion of the flow and the reattachment length in the dimple.
상수도관망은 대표적인 사회기반시설로 수원에서 수용가에게 물을 공급하는 과정에서 병원성 미생물을 소독하기 위해 염소를 주입한다. 안전한 물의 공급을 위해 잔류염소 농도 기준(0.1-4.0 mg/L)을 유지하도록 규정하고 있으나, 사용자의 사용 패턴, 수령, 상수도관망의 형식 및 특징은 수리학적(i.e., 절점의 압력, 관로의 유속) 및 수질적(i.e., 잔류염소 농도) 특징에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 Multi-objective Harmony Search (MOHS)를 사용하여 수질-수리 인자를 고려한 상수도관망 최적 설계 기법을 개발하였다. 설계인자로는 설계비용과 시스템 탄력성을 고려하였으며, 절점의 압력과 잔류염소 농도를 제약조건으로 적용하였다. 도출된 최적설계안은 상수도관망의 형식 및 특징에 따라 분석하였다. 이러한 최적설계안은 경제적인 측면과 수질 측면의 안전성을 충족할 수 있으며, 사용자의 사용성을 증가시킬 수 있다.
Corrugated-core sandwich panels are prevalent for many applications in industries. The researches performed with the aim of optimization of such structures in the literature have considered a deterministic approach. However, it is believed that deterministic optimum points may lead to high-risk designs instead of optimum ones. In this paper, an effort has been made to provide a reliable and robust design of corrugated-core sandwich structures through stochastic and probabilistic multi-objective optimization approach. The optimization is performed using a coupling between genetic algorithm (GA), Monte Carlo simulation (MCS) and finite element method (FEM). To this aim, Prob. Design module in ANSYS is employed and using a coupling between optimization codes in MATLAB and ANSYS, a connection has been made between numerical results and optimization process. Results in both cases of deterministic and probabilistic multi-objective optimizations are illustrated and compared together to gain a better understanding of the best sandwich panel design by taking into account reliability and robustness. Comparison of results with a similar deterministic optimization study demonstrated better reliability and robustness of optimum point of this study.
An integrated optimal structural design method for a diagrid structure and control device was developed. A multi-objective genetic algorithm was used and a 60-story diagrid building structure was developed as an example structure. Artificial wind and earthquake loads were generated to assess the wind-induced and seismic responses. A smart tuned mass damper (TMD) was used as a structural control system and an MR (magnetorheological) damper was employed to develop a smart TMD (STMD). The multi-objective genetic algorithm used five objectives including a reduction of the dynamic responses, additional stiffness and damping, mass of STMD, capacity of the MR damper for the integrated optimization of a diagrid structure and a STMD. From the proposed method, integrated optimal designs for the diagrid structure and STMD were obtained. The numerical simulation also showed that the STMD provided good control performance for reducing the wind-induced and seismic responses of a tall diagrid building structure.
Purpose - This paper aims to suggest a delivery constrained internet shopping optimization problem (DISOP) which must be solved for online recommendation system to provide a customized service considering cost and delivery conditions at the same time. Research design, data, and methodology - To solve a (DISOP), we propose a multi-objective formulation and a solution approach. By using a commercial optimization software (LINDO), a (DISOP) can be solved iteratively and a pareto optimal set can be calculated for real-sized problem. Results - We propose a new research problem which is different with internet shopping optimization problem since our problem considers not only the purchasing cost but also delivery conditions at the same time. Furthermore, we suggest a multi-objective mathematical formulation for our research problem and provide a solution approach to get a pareto optimal set by using numerical example. Conclusions - This paper proposes a multi-objective optimization problem to solve internet shopping optimization problem with delivery constraint and a solution approach to get a pareto optimal set. The results of research will contribute to develop a customized comparison and recommendation system to help more easy and smart online shopping service.
The important dynamic specifications in the aluminum automobile body design are the vibrations and crashworthiness in the views of ride comforts and safety. Thus, considerable effort has been invested into improving the performance of mechanical structures comprised of the interactive multiple sub-structures. Most mechanical structures are complex and are essentially multi-criteria optimization problems with objective functions retained as constraints. Each weight factor can be defined according to the effects and priorities among objective functions, and a feasible Pareto-optimal solution exists for the criteria-defined constraints. In this paper, a multi-criteria design based on the Pareto-optimal sensitivity is applied to the vibration qualities and crushing characteristics of front structure in the automobile body design. The vibration qualities include the idle, wheel unbalance and road shake. The crushing characteristic of front structure is the axial maximum peak load.
Zhou, Hao;Guo, Rui;Jiang, Wei;Liu, Rongzhong;Song, Pu
Steel and Composite Structures
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제44권2호
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pp.211-224
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2022
Multi-objective optimization was conducted to obtain the optimal configuration of a composite sandwich structure with honeycomb-foam hybrid core subjected to underwater shock waves, which can fulfill the demand for light weight and energy efficient design of structures against underwater blast. Effects of structural parameters on the dynamic response of the sandwich structures subjected to underwater shock waves were analyzed numerically, from which the correlations of different parameters to the dynamic response were determined. Multi-objective optimization of the structure subjected to underwater shock waves of which the initial pressure is 30 MPa was conducted based on surrogate modelling method and genetic algorithm. Moreover, optimization results of the sandwich structure subjected to underwater shock waves with different initial pressures were compared. The research can guide the optimal design of composite sandwich structures subjected to underwater shock waves.
In this research, a multi-objective optimal design of a scroll compressor lower frame was approximated, and the design parameters of the lower frame were selected. The sensitivity of the design parameters was induced through a parameter analysis, and the thickness was determined to be the most sensitive parameter to stress and deflection. All of the design parameters regarding the mass are sensitive factors. It was formulated for the problem about stress and deflection to be caused by the axial load. The sensitivity of the design variables was determined using an orthogonal array for the parameter analysis. Using the central composite and D-optimal designs, a second polynomial approximation of the objective and constraint functions was formulated and the accuracy was verified through an R-square. These functions were applied to the optimal design program (NSGA-II). Through a CAE analysis, the effectiveness of the central composite and D-optimal designs was determined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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