The application of soft-switching techniques is increasing in the DC/DC converter area. It is important to design soft-switching parameters to ensure the converter operates properly and efficiently. An optimized design method is presented in this paper. The objective function is the total power loss of a converter, while the variables are soft-switching parameters and the constraints are the electrical requirements for soft-switching. Firstly, a response surface methodology (RSM) model with a high precision is built, and the rough optimized parameters can be obtained with the help of a genetic algorithm (GA) in the solution space determined by the constraints. Secondly, a re-optimization is conducted with a SPICE model and a GA, and accurate optimized parameters can be obtained. Simulation and experiment results show that the proposed method performs well in terms of a wide adaptability, efficiency, and global optimization.
In this paper an octagon plan shaped building (study building) in presence of three square plan shaped building is subjected to boundary layer wind flow and the interference effects on the study building is investigated using Computational fluid dynamics. The variation of the pressure coefficients on different faces of the octagon building is studied both in isolated and interference conditions. Interference Factors (IF) are calculated for different faces of the study building which can be a powerful tool for designing similar plan shaped buildings in similar conditions. A metamodel of the IF, in terms of the distances among buildings is also established using Response Surface Method (RSM). This set of equations are optimized to get the optimum values of the distances where the IF is unity. An upstream Interference zone for this building setup and wind environment is established from these data. Uncertainty principle is also utilised to determine the optimum positions of the interfering buildings considering the uncertain nature of wind flow for minimum interference effect. The proposed procedure is observed to be computationally efficient in deciding optimum layout at buildings often required in city planning. The results show that the proposed RSM-based optimization approach captures the interference zone accurately with substantially less number of experiments.
SEUNGHYO AN;SEHYEON OH;EUNHEE KIM;JUNSEO LEE;BYUNGCHOL MA
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.34
no.6
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pp.734-740
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2023
Hydrogen emphasis on safety management due to its high potential for accidents from wide explosive limits and low ignition energy. To prevent accidents, appropriate explosion-proof electrical equipment with installed to safe management of ignition sources. However, designing all facilities with explosion-proof structures can significantly increase costs and impose limitations. In this study, we optimize the barrier to effectively control the initial momentum in case of hydrogen release and form the control room as a non-hazardous area. We employed response surface method (RSM), the barrier distance, width and height of the barrier were set as variables. The Box-Behnken design method the selection of 15 cases, and FLACS assessed the presence of hazardous area. Analysis of variance (ANOVA) analysis resulting in an optimized barrier area. Through this methodology, the workplace can optimize the barrier according to the actual workplace conditions and classify reasonable hazardous area, which is believed to secure safety in hydrogen facilities and minimize economic burden.
Se Hyeon Oh;Seung Hyo An;Eun Hee Kim;Byung Chol Ma
Journal of the Korean Society of Safety
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v.38
no.6
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pp.9-15
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2023
Hydrogen is gaining attention as a sustainable and renewable energy source, potentially replacing fossil fuels. Its high diffusivity, wide flammable range, and low ignition energy make it prone to ignition even with minimal friction, potentially leading to fire and explosion risks. Workplaces manage ignition risks by classifying areas with explosive atmospheres. However, the effective installation of a blast wall can significantly limit the spread of hydrogen, thereby enhancing workplace safety. To optimize the wall installation of this barrier, we employed the response surface methodology (RSM), considering variables such as wall distance, height, and width. We performed 17 simulations using the Box-Behnken design, conducted using FLACS software. This process yielded two objective functions: explosion likelihood near the barrier and explosion overpressure affecting the blast wall. We successfully achieved the optimal solution using multi-objective optimization for these two functions. We validated the optimal solution through verification simulations to ensure reliability, maintaining a margin of error of 5%. We anticipated that this method would efficiently determine the most effective installation of a blast wall while enhancing workplace safety.
In the present study, the effect of geometrical parameters of two different types of aluminum thin-walled structures on energy absorption under three-bending impact loading has been investigated experimentally and numerically. To evaluate the effect of parameters on the specific energy absorption (SEA), initial peak crushing force (IPCF), and the maximum crushing distance (δ), a design of experiment technique (DOE) with response surface method (RSM) was applied. Four different thin-walled structures have been tested under the low-velocity impact, and then they have simulated by ABAQUS software. An acceptable consistency between the numerical and experimental results was obtained. In this study, statistical analysis has been performed on various parameters of three different types of tubes. In the first and the second statistical analysis, the dimensional parameters of the cross-section, the number of holes, and the dimensional parameter of holes were considered as the design variables. The diameter reduction rate and the number of sections with different diameters are related to the third statistical analysis. All design points of the statistical method have been simulated by the finite element package, ABAQUS/Explicit. The final result shows that the height and thickness of tubes were more effective than other geometrical parameters, and despite the fact that the deformations of the cylindrical tubes were around forty percent greater than the rectangular tubes, the top desirability was relevant to the cylindrical tubes with reduced cross-sections.
Kim, Hye-Yun;Lee, Jae-Won;Jeffries, Thomas W.;Choi, In-Gyu
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.39
no.1
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pp.75-85
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2011
The main purpose of this study is to evaluate the potential of producing bioethanol from yellow poplar ($Liriodendron$$tulipifera$) wood chips by oxalic acid pretreatment and to examine the pretreatment conditions by response surface methodology (RSM). Based on $2^3$ factorial design, adjusted variables were reaction temperature ($^{\circ}C$), residence time (min), and acid loading (g/g), and a series of distinct 15 experimental conditions was organized with duplication at central point (total 16 performances). After pretreatment, simultaneous saccharification and fermentation (SSF) was subjected on solid fraction with yeast strain $Pichia$$stipitis$. Maximum ethanol yields of the most samples were measured at 72 hours and applied to RSM as a dependent variable. 9.7 g/${\ell}$ of ethanol was produced from the solid pretreated at $180^{\circ}C$ for 40 min with 0.013 g/g of oxalic acid loading. According to the response surface methodology, it was determined that the temperature is the most governing factor via statistic analysis.
Since composite structures are widely used in structural engineering, delamination in such structures is an important issue of research. Delamination is one of a principal cause of failure in composites. In This study the electrical potential (EP) technique is applied to detect and locate delamination in basalt fiber reinforced polymer (FRP) laminate composite pipe by using electrical capacitance sensor (ECS). The proposed EP method is able to identify and localize hidden delamination inside composite layers without overlapping with other method data accumulated to achieve an overall identification of the delamination location/size in a composite, with high accuracy, easy and low-cost. Twelve electrodes are mounted on the outer surface of the pipe. Afterwards, the delamination is introduced into between the three layers (0º/90º/0º)s laminates pipe, split into twelve scenarios. The dielectric properties change in basalt FRP pipe is measured before and after delamination occurred using arrays of electrical contacts and the variation in capacitance values, capacitance change and node potential distribution are analyzed. Using these changes in electrical potential due to delamination, a finite element simulation model for delamination location/size detection is generated by ANSYS and MATLAB, which are combined to simulate sensor characteristic. Response surfaces method (RSM) are adopted as a tool for solving inverse problems to estimate delamination location/size from the measured electrical potential changes of all segments between electrodes. The results show good convergence between the finite element model (FEM) and estimated results. Also the results indicate that the proposed method successfully assesses the delamination location/size for basalt FRP laminate composite pipes. The illustrated results are in excellent agreement with the experimental results available in the literature, thus validating the accuracy and reliability of the proposed technique.
This study was carried out to develop a new processing method for the production of yeast autolyzate (YA) by which the yield and the quality could be improved, compared to the conventional method. The result indicated that 85.3% of yeast cell walls treated with glucanase and protease was ruptured by homogenizing at 10,000 psi. Alkali treatment, however, was not effective in disintegrating yeast cell walls. Optimum conditions for autolysis of ruptured yeast cells, obtained with help of response surface methodology (RSM), were pH 7.0, $30^{\circ}C$, ethanol 4% and salt 3%. YA produced by the developed method had significantly higher yield and better sensory quality than that produced by the conventional method.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.7
no.4
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pp.750-769
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2015
The geometry of engineering systems affects their performances. For this reason, the shape of engineering systems needs to be optimized in the initial design stage. However, engineering system design problems consist of multi-objective optimization and the performance analysis using commercial code or numerical analysis is generally time-consuming. To solve these problems, many engineers perform the optimization using the approximation model (response surface). The Response Surface Method (RSM) is generally used to predict the system performance in engineering research field, but RSM presents some prediction errors for highly nonlinear systems. The major objective of this research is to establish an optimal design method for multi-objective problems and confirm its applicability. The proposed process is composed of three parts: definition of geometry, generation of response surface, and optimization process. To reduce the time for performance analysis and minimize the prediction errors, the approximation model is generated using the Backpropagation Artificial Neural Network (BPANN) which is considered as Neuro-Response Surface Method (NRSM). The optimization is done for the generated response surface by non-dominated sorting genetic algorithm-II (NSGA-II). Through case studies of marine system and ship structure (substructure of floating offshore wind turbine considering hydrodynamics performances and bulk carrier bottom stiffened panels considering structure performance), we have confirmed the applicability of the proposed method for multi-objective side constraint optimization problems.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2006.05a
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pp.164-170
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2006
This paper proposes a RSM-based hybrid evolutionary algorithm (RHEA) which combines the merits of the popular programs such as genetic algorithm (GA), tabu search method, response surface methodology (RSM). This algorithm, for improving the convergent speed that is thought to be the demerit of genetic algorithm, uses response surface methodology and simplex method. The mutation of GA offers random variety to finding the optimum solution. In this study, however, systematic variety can be secured through the use of tabu list. Efficiency of this method has been proven by applying traditional test functions and comparing the results to GA. And it was also proved that the newly suggested algorithm is very effective to find the global optimum solution to minimize the weight for avoiding the resonance of fresh water tank that is placed in the rear of ship. According to the study, GA's convergent speed in initial stages is improved by using RSM method. An optimized solution is calculated without the evaluation of additional actual objective function. In a summary, it is concluded that RHEA is a very powerful global optimization algorithm from the view point of convergent speed and global search ability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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