Chaoyong Zong;Maolin Shi;Qingye Li;Fuwen Liu;Weihao Zhou;Xueguan Song
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.11
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pp.4181-4194
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2022
Main steam safety valves are commonly used in nuclear power plants to provide final protections from overpressure events. Blowdown and dynamic stability are two critical characteristics of safety valves. However, due to the parameter sensitivity and multi-parameter features of safety valves, using traditional method to design and/or optimize them is generally difficult and/or inefficient. To overcome these problems, a surrogate model-based valve design optimization is carried out in this study, of particular interest are methods of valve surrogate modeling, valve parameters global sensitivity analysis and valve performance optimization. To construct the surrogate model, Design of Experiments (DoE) and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations of the safety valve were performed successively, thereby an ensemble surrogate model (E-AHF) was built for valve blowdown and stability predictions. With the developed E-AHF model, global sensitivity analysis (GSA) on the valve parameters was performed, thereby five primary parameters that affect valve performance were identified. Finally, the k-sigma method is used to conduct the robust optimization on the valve. After optimization, the valve remains stable, the minimum blowdown of the safety valve is reduced greatly from 13.30% to 2.70%, and the corresponding variance is reduced from 1.04 to 0.65 as well, confirming the feasibility and effectiveness of the optimization method proposed in this paper.
Bo-Youp Choi;Chang-Ryeon Son;Joon-Sik Son;Min-Ho Park;Chang-Yong Song
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.6_3
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pp.1279-1288
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2023
Recently, domestic leisure boats have been actively researching eco-friendly product development to enter the global market. Since the hulls of existing leisure boats are mainly made of fiber reinforced plastic (FRP) or aluminum, design techniques for securing structural safety by applying related materials have been mainly studied. In this study, an initial structural design safety assessment of a trimaran pontoon leisure boat with a modular hull structure and eco-friendly high-density polyethylene (HDPE) material was conducted, and sensitivity evaluation and optimization analysis for lightweight design were performed. The initial structural design safety assessment was carried out by creating a finite element analysis model and applying the loading conditions specified in the ship classification regulation to check whether the specified allowable stresses are satisfied. For the sensitivity evaluation, the influence of stress and weight of each hull structural member was evaluated using the orthogonal array design of experiments method, and an approximate model based on the response surface method was generated using the results of the design of experiments. The optimization analysis set the thickness of the hull structural members as the design variable and considered the optimal design formulation to minimize the weight while satisfying the allowable stress. The algorithm of the optimization analysis applied the Gradient-population Based Optimizer (GBO) to improve the accuracy of the optimal solution convergence while reducing the numerical cost. Through this study, the optimal design of a newly developed eco-friendly trimaran pontoon leisure boat with a weight reduction of 10% was presented.
The Journal of Information Technology and Database
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v.7
no.2
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pp.47-59
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2000
In this paper, we analyze the applicability of a general optimization algorithm to a database optimization problem. The index selection problem Is the problem to choose a set of indexes for a database in a way that the cost to process queries in the given workload is minimized subject to a given storage space restriction for storing indexes. The problem is well known in database research fields, and many optimization and/or heuristic algorithms have been proposed. Our work differs from previous research in that we formalize the problem in the form of non-linear Integer Programming model, and investigate the feasibility and applicability of a general purpose optimization algorithm, called OPBDP, through experiments. We implemented algorithms to generate workload data sets and problem instances for the experiment. The OPBDP algorithm, which is a non-linear 0-1 Integer Programming problem solver based on Davis-Putnam method, worked generally well for our problem formulation. The experiment result showed various performance characteristics depending on the types of decision variables, variable navigation methods and ocher algorithm parameters, and indicates the need of further study on the exploitation of the general purpose optimization techniques for the optimization problems in database area.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.17
no.5
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pp.375-386
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2012
Most engineering design problems require analyses or simulations to evaluate objective functions. However, a single simulation can take many hours or even days to finish for many real world problems. As a result, design optimization becomes impossible since they require hundreds or thousands of simulation evaluations. The surrogate-based optimization (SBO) strategy became a remedy for such computationally expensive analyses and simulations. A surrogate-based optimization strategy has been developed in this study in order to improve global optimization performance. The strategy is a heuristic algorithm and it exploits not only multiple surrogates, but also multiple optimizers. Multiple optimizations of multiple surrogate models yield multiple candidate design points of optima. During the sequential sampling process, the algorithm ranks candidate design points, selects the points as many as specified, and builds the improved surrogate model. Various mathematical functions with different numbers of design variables are chosen to compare the proposed method with the other most recent algorithm, MSEGO. The proposed method shows superior performance to the other method.
Dose optimization for Radioactive Occupational Personal (ROP) is an important subject in nuclear and radiation safety field. The geometric environment of a nuclear facility is complex and the work area is radioactive, so traditional navigation model and radioactive data field cannot form an effective environment model for dose assessment and dose optimization. The environment model directly affects dose assessment and indirectly affects dose optimization, this is an urgent problem needed to be solved. Therefore, this paper focuses on an environment model used for Dose Assessment and Dose Optimization (DA&DO). We designed a multi-layer radiation field coupling modeling method, and then explored the influence of the environment model to DA&DO by virtual simulation. Then, a simulation test is done, the multi-layer radiation field coupling model for nuclear facilities is demonstrated to be effective for dose assessment and dose optimization through the experiments and analysis.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.15
no.6
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pp.147-152
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2010
The Internet has become a major channel of business marketing and sales, and there is a core competitive object between websites for a high position ranking in search engine results. There are various ways to maintain the high position ranking of website involving the development of componental coding or the expensive investment for the search engine optimization. The purpose of this paper is proposed to identify and rank the negative elements of website visibility to get rid of those elements when website designer designs the webpage. Website can be removed from indices of search engines when they are not satisfied for search engine optimization. The proposed experiments that are identified and ranked the negative elements of website visibility in this paper are based on the theories and experiments of existing website visibility models. The experimental analyses in this paper are scored and normalized based on methodologies of those models and 10 highest negative elements are ranked through the analyses. Therefore when website is designed, these highest negative elements should be avoided so website can not be removed in the indices of search engines.
Three different optimization studies were conducted for the synthesis of MIL-100(Fe) and MIL-100(Fe)@COF using design of experiments. In the first study, the optimal concentration of precursors was determined using a mixture design method, and a modified molar ratio of 0.4155:0.2664:0.3182 was found to yield the highest crystallinity. In the second study, a central composite design was used to optimize the main factors of synthesis temperature and time with a synthesis temperature of 161℃ and a synthesis time of 12 hours. In the third study, a screening design method was used to determine the effect of five precursors on the formation of MIL-100(Fe)@COF, and the presence of characteristic peaks at 1552, 1483, and 1354 cm-1 was found to be important for the existence of the COF structure. MIL-100(Fe)@COF synthesized with a modified molar ratio of 0.4831:0.4169:0.1 was predicted to exhibit optimal conditions.
Kim, Dowon;Park, Dohyun;Lee, Jinhwa;Shin, Sangha;Choi, Jin-Ho;Choi, Byung-Lyul;Choi, Dong-Hoon
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.22
no.4
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pp.72-81
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2014
In this study, we perform the optimization of trailing arm bush in a vehicle rear suspension to improve the ride and handling performance. A design problem was formulated considering 2 objective functions and 7 constraints related to vehicle ride and handling performance. PIAnO, one of the PIDO (Process Integration and Design Optimization) tool, was used to automate analysis procedures and perform a design optimization. In order to assess relation between performances and design variables, we perform the DOE (Design of Experiments). To find the optimal solution, we used Progressive quadratic response surface method (PQRSM), one of the design optimization techniques equipped in PIAnO. As an optimization result, we got an optimal solution and could improve lateral force steer off-center by 43.0% while decreasing brake compliance at wheel center by 8.1%.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.20
no.4
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pp.46-51
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2012
Injection pressure, an important factor in filling process, should be minimized to enhance injection molding quality. Injection pressure can be controlled by valve gate open timing. In this work, we decided the valve gate open timing to minimize the injection pressure. To solve this design problem, we integrated MAPS-3D (Mold Analysis and Plastic Solution-3Dimension), a commercial injection molding CAE tool, to PIAnO (Process Integration, Automation and Optimization), a commercial PIDO (Process Integration, and Design Optimization) tool using the file parsing method. In order to reduce computational cost, we performed an approximate optimization using meta-models that replaced expensive computer simulations. At first, we carried out DOE (Design of Experiments) using OLHD (Optimal Latin Hypercube Design) available in PIAnO. Then, we built Kriging models using the simulation results at the sampling points. Finally, we used micro GA (Genetic Algorithm) available in PIAnO. Using the proposed design approach, the injection pressure has been reduced by 13.7% compared to the initial one. This design result clearly shows the validity of the proposed design approach.
Kim, Kyung-Won;Park, Youn-Sik;Kim, Sung-Hoon;Kim, Jin-Hee;Rhee, Ju-Hun;Hwang, Do-Soon
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.13
no.12
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pp.930-937
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2003
This research deals with how to select connection positions of two substructures to be synthesized. The goal of this research is to find optimal connection positions in order to maximize the fundamental natural frequency of the synthesized structure. The natural frequencies of a connected structure are obtained by modal-force equations. Optimal connection positions can be selected through optimization process. In the optimization process, the natural frequencies of a connected structure are set to object function value and connection positions become design variables. The method described above is applied to synthesis problems of plates, which is initially conducted for FE models and verified through experiments. Especially in experiments. FRF(frequency response function) s are obtained by means of the Modal Testing technique to be used in modal-force equations for synthesizing. Once the substructures are synthesized. the Modal Testing technique is again applied to spot-welded structure using the result from the optimization procedure. It is found that the fundamental natural frequency of the synthesized structure with the optimized result gives higher value than those with the initially given connection positions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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