• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제2권2호
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• pp.179-188
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• 2009

Recent development of high speed computers and use of optimization techniques have given a big momentum of turbomachinery design replacing expensive experimental cost as well as trial and error approaches. The surrogate based optimization techniques being used for aerodynamic turbomachinery designs coupled with Reynolds-averaged Navier-Stokes equations analysis involve single- and multi-objective optimization methods. The objectives commonly tried to improve were adiabatic efficiency, pressure ratio, weight etc. Presently coupling the fluid flow and structural analysis is being tried to find better design in terms of weight, flutter and vibration, and turbine life. The present article reviews the surrogate based optimization techniques used recently in turbomachinery shape optimizations.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제50권2호
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• pp.151-161
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• 2014

In this paper, fuel tank of the locomotive ER 24 has been studied. Firstly the behavior of fuel and air during the braking time has been investigated by using a two-phase model. Then, the distribution of pressure on the surface of baffles caused by sloshing has been extracted. Also, the fuel tank has been modeled and analyzed using Finite Element Method (FEM) considering loading conditions suggested by the DIN EN 12663 standard and real boundary conditions. In each loading condition, high stressed areas have been identified. By comparing the distribution of pressure caused by sloshing phenomena and suggested loading conditions, optimization of the tank has been taken into consideration. Moreover, internal baffles have been investigated and by modifying their geometric properties, search of the design space has been done to reach the optimal tank. Then, in order to reduce the mass and manufacturing cost of the fuel tank, Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II) and Artificial Neural Networks (ANNs) have been employed. It is shown that compared to the primary design, the optimized fuel tank not only provides the safety conditions, but also reduces mass and manufacturing cost by %39 and %73, respectively.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권11호
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• pp.990-996
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• 2008

Nowadays, the trend to a lightweight design accelerates the use of advanced high strength steel (AHSS) in automotive industry. Springback phenomena is a hot issue in the sheet metal forming, especially bending process using AHSS. Several analytical methods for that have been proposed in recent years. Each of method has their advantages and disadvantages. There are only a few optimal solutions which can minimize the two objectives simultaneously. In this study, an effective method optimized the multi objective value. The method by the design of experiments(DOE) and artificial neural network(ANN) was presented to compensate springback of bending parts. This method was applied to L and V bending process. The effective method could be optimized to multiple object. It was confirmed that the proposed method was more efficient than traditional manual FEA procedure and the trial and error approach for springback compensation.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.895-905
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• 2023

Mud tanks used for storing and supplying mud in mud supply systems are essential to secure structural stability according to the mud loads inside the tank. In terms of structural stability of the mud tank can be ensured by increasing the thickness of the structure. However, increasing the thickness may cause a problem of increasing production costs. In addition, this increases the weight of the tank, which can cause problems with the trailer loading weight limitation during transportation. To satisfy both these problems and structural stability, the mud tank should be optimally designed. Therefore, this study conducted an optimum design in consideration of the load of the mud tank through the structural analysis and response surface optimization method in ANSYS.

• 국제초고층학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.315-320
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• 2022

With the rapid development of urbanization the problems of pedestrian-level wind comfort and natural ventilation of tall buildings are becoming increasingly prominent. The velocity at the pedestrian level ($\overline{MVR}$) and variation of wind pressure coefficients $\overline{{\Delta}C_p}$ between windward and leeward surfaces of tall buildings were investigated systematically through numerical simulations. The examined parameters included building density ρ, height ratio of building α_H, width ratio of building α_B, and wind direction θ. The linear and quadratic regression analyses of $\overline{MVR}$ and $\overline{{\Delta}C_p}$ were conducted. The quadratic regression had better performance in predicting $\overline{MVR}$ and $\overline{{\Delta}C_p}$ than the linear regression. $\overline{MVR}$ and $\overline{{\Delta}C_p}$ were optimized by the NSGA-II algorithm. The LINMAP and TOPSIS decision-making methods demonstrated better capability than the Shannon's entropy approach. The final optimal design parameters of buildings were ρ = 20%, α_H = 4.5, and α_B = 1, and the wind direction was θ = 10°. The proposed method could be used for the optimization of pedestrian-level wind comfort and natural ventilation in a residential area.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.490-490
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• 2021

상수도 관망은 대표적인 사회기반시설로 수원으로부터 수용가에게 수질적으로 안전한 물을 안정하게 공급하는 것을 목표로 한다. 초기의 상수도 관망의 최적 설계는 비용만을 고려함으로써 미래의 불확실한 상황에 대한 대처가 매우 취약하고, 사용자의 다양한 요구를 충족시키지 못하였다. 또한, 유량과 안정적인 수질 공급을 고려하는 설계는 몇몇 비선형적 요소를 포함하고 있으며, 특히 사용자의 수요 패턴에 따른 잔류 염소 농도가 설계 기준에 부합하지 못하는 문제가 되는 경우 사용자의 심미적, 심리적 불편을 초래할 수 있다. 이는, 수질의 안전성과 직결되는 문제이다. 따라서 본 연구에서는 상수도 관망의 설계에 대하여 수질과 수리학적 특성을 고려한 상수도 관망 다목적 최적 설계를 수행하였다. 상수도 관망은 수질적인 측면을 고려하기 위해 수원에서 수용가까지 용수를 공급하는 과정에서 병원성 미생물을 소독하기 위하여 염소를 주입한다. 또한, 유리 잔류 염소의 평상시 기준을 (1.0-4.0mg/L) 유지하도록 규정하였다 (수도법 시행규칙 제22조의2). 하지만 사용자의 사용패턴, 체류 시간에 따라 잔류염소량이 달라진다. 따라서, 본 연구에서는 상수도 관망의 설계 비용과 염소 주입량을 동시에 설계 인자로서 고려하기 위해 Multi-objective Harmony Search를 적용하고, 그 결과를 분석하였다. 이러한 상수도 관망의 수질 인자와 설계 비용을 고려한 최적 설계안은 경제적 측면 뿐만 아니라 사용자의 수질 측면의 안전성을 충족하는 방안을 제시할 수 있다.

• 대한기계학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.26-35
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• 1987

본 연구에서는 (1) 삭도설계에 더욱 정확한 값을 얻기 위하여 엄밀해를 가진 현수곡선이론을 바탕으로 하여 설계변수들과의 관계를 유도 및 체계화 시켰다. (2) 다목적 함수를 벡터최소화함에 따라, 얻어지는 Pareto 최적해를 구할 수 있었다. Pareto 최적해를 구하는 방법에는 중첨법, 제한법, 추정법이 있다. 여기서는 삭도의 최적화에 대한 특성과 평가값은 서로 복잡한 trad off관계를 가지고 있으므로 다목적 인 두개의 목적함수에 중첩시켜 단일목적 함수로 변환하는 가운데 Kunn-Tuck최적생의 필요조건을 적용하면 목적함수의 값 범위를 해석적으로 정하고 Pareto최적해 집합을 해석적으로 구한다. (3) 이들의 해석에 관한 수치예를 들어 설계에 기준이 되는 로 우프의 규격과 초기장력을 결정하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제88권6호
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• pp.521-533
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• 2023

In the present study, the finite volume method is applied for the thermal performance prediction of the natural ventilation system using vertical solar chimney whereas, design parameters are optimized through the response surface methodology (RSM). The computational simulations are performed for various parameters of the solar chimney such as absorber temperature (40≤T_abs≤70℃), inlet temperature (20≤T₀≤30℃), inlet height of (0.1≤h≤0.2 m) and chimney width (0.1≤d≤0.2 m). Analysis of variance (ANOVA) was carried out to identify the design parameters that influence the average Nusselt number (Nu) and mass flow rate (ṁ). Then, quadratic polynomial regression models were developed to predict of all the response parameters. Consequently, numerical and graphical optimizations were performed to achieve multi-objective optimization for the desired criteria. According to the desirability function approach, it can be seen that the optimum objective functions are Nu=25.67 and ṁ=24.68 kg/h·m, corresponding to design parameters h=0.18 m, d=0.2 m, T_abs=46.81℃ and T₀=20℃. The optimal ventilation flow rate is enhanced by about 96.65% compared to the minimum ventilation rate, while solar energy consumption is reduced by 49.54% compared to the maximum ventilation rate.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권4호
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• pp.326-333
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• 2015

최적화 프로그램과 연동시키기 위한 터보팬 엔진 성능해석 프로그램을 개발하고, 최적화 기법인 Particle Swarm Optimization을 이용하여 전투기 엔진의 주요 설계변수인 바이패스비, 팬 압축비, 고압압축기 압축비 및 버너출구온도에 대한 성능 최적화를 수행하였다. 최적화 목표는 순추력과 비연료소모율을 다목표 함수로 설정하였으며, 두 개의 목표에 대해 가중치를 주어 각 가중치별 최적 설계점을 도출하였다. 기본 모델은 F-18 전투기와 T-50 고등훈련기에 쓰이고 있는 F404 터보팬 엔진을 선정하여 분석을 수행하였다. 본 연구 결과로 네 개의 변수에 대한 최적 조건을 도출하고, 다양한 설계조건에 대한 최적 설계점 추이를 분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권9호
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• pp.557-567
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• 2016

태양열 가열을 도입한 해양온도차발전용 열교환기(증발기와 응축기)설계 최적화가 수행되었다. 출력은 100kW이고 작동유체는 R134a이며 고성능 상용튜브를 사용하였다. 열전달면적과 압력강하는 관수의 증가와 관통로수의 감소에 따라 서로 상반되는 경향이 존재하므로 이를 해결하기 위하여, 설비투자비에 관련되는 열전달면적과 압력강하에 관련되는 운전비용 최소화를 고려한 두 목적함수를 갖는 유전자 알고리즘(GA)을 이용하여 다목적설계최적화를 수행하였다. 설계최적화 결과, 구현 가능한 최적의 열전달면적 및 압력강하의 조합들이 적정한 관수 및 관통로 수에 대하여 존재하였다. 도출된 증발기와 응축기의 Pareto 선들은 설계자들에게 재정적인 면을 고려하여 선택할 수 있도록 넓은 범위의 최적해를 제공하였다. 또한, 총열전달면적 중 응축기의 열전달면적이 증발기 쪽보다 크게 나타났다.