This paper presents a hybrid network model(HY-PIPENET) implementing a minimum cost spanning tree(MCST) network algorithm to be able to determine optimum path and constrained derivative(CD) method to select optimum Pipe diameter. The HY-PIPENET has been validated with the published data of 6-node/7-pipe network. Networking system and also this system has been optimized with MCST-CD method. As a result, it was found that the gas can be sufficiently supplied at the lower pressure with the smaller diameters of pipe compared to the original system in 6-node/7-pipe network. Hence, the construction cost was reduced about $40\%$ in the optimized system. The hybrid networking model has been also applied to a complicated domestic gas pipeline network in metropolitan area, Korea. In this simulation, parametric study was peformed to understand the role of each individual parameter such as source pressure, flow rate, and pipe diameter on the optimized network. From the results of these simulations, we have proposed the optimized network as tree-type structure with optimum pipe diameter and source pressure in metropolitan area, Korea, however, this proposed system does not consider the environmental problems or safety concerns.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.11
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pp.1123-1129
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2015
A pair of two-way valves typically is used in automotive washing machines, where the water flow direction is frequently reversed and highly pressurized clean water is sprayed to remove the oil and dirt remaining on machined engine and transmission blocks. Although this valve system has been widely used because of its competitive price, its application is sometimes restricted by surging effects, such as pressure ripples occurring in rapid changes in water flow caused by inaccurate valve control. As an alternative, one three-way reversing valve can replace the valve system because it provides rapid and accurate changes to the water flow direction without any precise control device. However, a cavitation effect occurs because of the complicated bottom plug shape of the valve. In this study, the cavitation index and percent of cavitation (POC) were introduced to numerically evaluate fluid flows via computational fluid dynamics (CFD) analysis. To reduce the cavitation effect generated by the bottom plug, the optimal shape design was carried out through a parametric study, in which a simple computer-aided engineering (CAE) model was applied to avoid time-consuming CFD analysis and difficulties in achieving convergence. The optimal shape design process using full factorial design of experiments (DOEs) and an artificial neural network meta-model yielded the optimal waist and tail length of the bottom plug with a POC value of less than 30%, which meets the requirement of no cavitation occurrence. The optimal waist length, tail length and POC value were found to 6.42 mm, 6.96 mm and 27%, respectively.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.20
no.3
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pp.365-370
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2007
Many engineering problems often require the large amount of computing resources for iterative simulations of problems treating many parameters and input files. In order to overcome the situation, this paper proposes an e-Science based computational system. The system exploits the Grid computing technology to establish an integrated web service environment which supports distributed high throughput computational simulations and remote executions. The proposed system provides an easy-to-use parametric study service where a computational service includes real time monitoring. To verify usability of the proposed system, two kinds of applications were introduced. The first application is an Aerospace Integrated Research System (e-AIRS). The e-AIRS adapts the proposed computational system to solve CFD problems. The second one is design and optimization of protein 3-dimensional structures in structural biology.
A circularly polarized small UHF RFID reader antenna is presented. The antenna is composed of four elements and printed on the plastic substrate(${\varepsilon}_r=2.2$, t=5mm). Each element is fed by a probe which is sequentially connected to the feed line. The feed line is manufactured on the FR-4 substrate(t=1.0mm, ${\varepsilon}_r=4.7$). The simulation results shows that the antenna can be achieved a return loss of 12dB, gain of 3.46dBic over the UHF band of 902-928MHz. According to our simulation results, two prototype antennas are manufactured and measured. The obtained antennas operate in UHF RFID bands and can be adapted for various portable applications. In addition, a parametric study is conducted to facilitate the design and optimization processes.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.20
no.2
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pp.51-58
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2020
Recently, deep learning that is the most popular and effective class of machine learning algorithms is widely applied to various industrial areas. A number of research on various topics about structural engineering was performed by using artificial neural networks, such as structural design optimization, vibration control and system identification etc. When nonlinear semi-active structural control devices are applied to building structure, a lot of computational effort is required to predict dynamic structural responses of finite element method (FEM) model for development of control algorithm. To solve this problem, an artificial neural network model was developed in this study. Among various deep learning algorithms, a recurrent neural network (RNN) was used to make the time history response prediction model. An RNN can retain state from one iteration to the next by using its own output as input for the next step. An eleven-story building structure with semi-active tuned mass damper (TMD) was used as an example structure. The semi-active TMD was composed of magnetorheological damper. Five historical earthquakes and five artificial ground motions were used as ground excitations for training of an RNN model. Another artificial ground motion that was not used for training was used for verification of the developed RNN model. Parametric studies on various hyper-parameters including number of hidden layers, sequence length, number of LSTM cells, etc. After appropriate training iteration of the RNN model with proper hyper-parameters, the RNN model for prediction of seismic responses of the building structure with semi-active TMD was developed. The developed RNN model can effectively provide very accurate seismic responses compared to the FEM model.
In general, Independent component analysis (ICA) is a statistical blind source separation technique, used either in spatial or temporal domain. The spatial or temporal ICAs are designed to extract maximally independent sources in respective domains. The underlying sources for spatiotemporal data (sequence of images) can not always be guaranteed to be independent, therefore spatial ICA extracts the maximally independent spatial sources, deteriorating the temporal sources and vice versa. For such data types, spatiotemporal ICA tries to create a balance by simultaneous optimization in both the domains. However, the spatiotemporal ICA suffers the problem of source ambiguity. Recently, constrained ICA (c-ICA) has been proposed which incorporates a priori information to extract the desired source. In this study, we have extended the c-ICA for better analysis of spatiotemporal data. The proposed algorithm, i.e., constrained spatiotemporal ICA (constrained st-ICA), tries to find the desired independent sources in spatial and temporal domains with no source ambiguity. The performance of the proposed algorithm is tested against the conventional spatial and temporal ICAs using simulated data. Furthermore, its performance for the real spatiotemporal data, functional magnetic resonance images (fMRI), is compared with the SPM (conventional fMRI data analysis tool). The functional maps obtained with the proposed algorithm reveal more activity as compared to SPM.
Kim, Sang-Min;Mag-isa, Alexander E.;Oh, Chung-Seog;Kim, Kwang-Seop;Kim, Jae-Hyun;Lee, Hak-Joo;Yoon, Jonghyuk;Lee, Eun-Kyu;Lee, Seung-Mo
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.02a
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pp.652-652
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2013
The conventional thermal chemical vapor deposition (CVD) setup for the graphene synthesis has mainly used convective heat transfer in order to heat a catalyst (e.g. Cu) up to $1,000^{\circ}C$. Although the conventional CVD has been so far widely accepted as the most appropriate candidate enabling mass-production of high-quality graphene, this method has stillremained under the standard for the commercialization largely due to the poor productivity arisen out of the required long processing time. Here, we introduced a fast and efficient synthetic route toward CVD-graphene. Unlike the conventional CVD using convection heat transfer, we adopted a CVD setup utilizing conduction heat transfer between Cu catalyst and rapid heating source. The high thermal conductive nature of Cu and the employed rapid heating source led to the remarkable reduction in processing timeas compared to the conventional convection based CVD (Fig. 1A), moreover, the synthesized graphene was turned out to have comparable quality to that synthesized by the conventional CVD (Fig. 1B). For the optimization of the conduction based CVD process, the parametric studies were thoroughly performed using through Raman spectroscopy and electrical sheet resistance measurement. Our approach is thought to be worth considerable in order to enhance productivity of the CVD graphene in the industry.
Kim, Sung-Jae;Koo, Weoncheol;Heo, Kyung-Uk;Heo, Sanghwan
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.18
no.4
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pp.254-262
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2015
Parametric study on submerged body shape of an oscillating hemisphere point absorber was conducted to predict the optimal relation between radius and draft of the body. As an additional damping due to power takeoff system, the optimal damping same as wave radiation damping was applied to the PTO system to produce the maximum wave power. Body response spectrum and power spectrum were obtained for various peak frequencies on wave spectra. It was found that the maximum power can be generated when the peak frequency of available wave power was 20% greater than that of wave spectrum.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.23
no.3
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pp.209-217
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2013
This paper presents an optimal design of a magnetorheological(MR) fluid-based mount(MR mount) that can be used for to vibration control in diesel engines of ships. In this work, a mount that uses mixed-modes(squeeze mode, flow mode, and shear mode) is proposed and designed. To determine the actuating damping force of the MR mount required for efficient vibration control, the excitation force from a diesel engine is analyzed. In this analysis, a model of a V-type engine is considered. The relationship between the velocity and pressure of gas in terms of the torque acting on the piston is derived. Subsequently, by integrating the field-dependent rheological properties of commercially available MR fluid with the excitation force, the appropriate size of the MR mount is designed. In addition, to achieve the maximum actuating force under geometric constraints, design optimization is undertaken using the ANSYS parametric design language software. Through magnetic density analysis, optimal design parameters such as the bottom gap and radius of coil are determined.
In this study, natural fiber composites including flax fiber reinforcement was manufactured. It was tried to find optimum design of drill and machining factor for minimizing the damage during hole machining in natural fiber composites. Taguchi optimization was used for minimizing the number of experiments and evaluation of the effect of machining factor during hole machining in natural fiber composites. The experimental results indicate that the newly designed drill distributes cutting resistance well and minimizes surface roughness and produces fine surfaces. Developed new drill has been dispersed in the cutting resistance during processing, it was possible to obtain the smooth hole surface. Also, it was found that optimal rotational speed and feed rate of drill for hole machining.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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