본 논문은 컴퓨터 해석프로그램인 SimulationX를 이용하여 굴삭기 주행모터의 내부에서 발생하는 서지압력의 저감 방법에 대하여 분석하는 연구이다. 설계민감도 해석을 통하여 설계상의 문제점을 파악하고 해결책에 접근하는 방법을 다룬다. 진행순서는 다음과 같다. 우선 현재 설계 된 주행모터에 장착된 밸브들의 동적거동을 분석하여 설계의 문제점을 찾아낸다. 그 후 많은 설계변수들 중 동적성능향상에 민감하다고 판단되는 변수를 도출하고 설계치수를 조정하여 동적성능 안정화의 경향을 살펴본다. 마지막으로 민감한 변수가 다수 일 경우 변수조합을 통해 효과적인 튜닝방법을 제안한다.
An optimal shape design approach is presented for a subsonic S-shaped intake using aerodynamic sensitivity analysis. Two-equation turbulence model is employed to capture strong counter vortices in the S-shaped duct more precisely. Sensitivity analysis is performed for the three-dimensional Navier-Stokes equations coupled with two-equation turbulence models using a discrete adjoint method For code validation, the result of the flow solver is compared with experiment data and other computational results of bench marking test. To study the influence oj turbulence models and grid refinement on the duct flow analysis, the results from several turbulence models are compared with one another and the minimum number of grid points, which can yield an accurate solution is investigated The adjoint variable code is validated by comparing the complex step derivative results. To realize a sufficient and flexible design space, NURBS equations are introduced as a geometric representation and a new grid modification technique, Least Square NURBS Grid Approximation is applied With the verified flow solver, the sensitivity analysis code and the geometric modification technique, the optimization of S-shaped intake is carried out and the enhancement of overall intake performance is achieved The designed S-shaped duct is tested in several off-design conditions to confirm the robustness of the current design approach. As a result, the capability and the efficiency of the present design tools are successfully demonstrated in three-dimensional highly turbulent internal flow design and off-design conditions.
In order to reduce the cogging torque in a permanent magnet motor, a method to optimize the shape of permanent magnet and iron pole is presented. Sine the cogging torque comes from the irregular system energy variation according to the rotor position, system energy variation is taken as object function and the object function is minimized to optimize the shape. The positions of permanent magnet surface and iron pole surface are chosen as design parameters and sensitivity of object function with respect to the design parameter is calculated. The shape is changed according to sensitivity can be generated by methods that exploit the FEM formulation. A numerical example shows that the cogging torque is reduced to about 10% of the original value.
This paper presents a 3D shape optimization algorithm for electromagnetic devices using the design sensitivity analysis with finite element method. The structural deformation analysis based on the deformation theory of the elastic body under stress is used for mesh renewing. The design sensitivity and adjoint variable formulae are derived for the 3D nonlinear finite element method with edge element. The proposed algorithm is applied to the shape optimization of 3D electromagnet to get a uniform flux density at the air gap.
본 연구에서는 압축 성형다이 가열선의 최적위치를 결정하는 문제를 다이의 형상 최적설계 문제로 정식화하고자 한다. 최적화 문제의 목적은 다이 내면의 온도를 지정된 온도로 균일하게 유지하는 것이다. 또한 Lee, Choi와 Kwak의 형상 설계 민감 도 해석을 위한 직접 미분 방법을 응용하여 가열선 위치변화에 관한 민감도 계산을 위한 경계 적분 방정식을 유도하고, 경계요소법으로 온도와 온도의 민감도를 해석하고 자 한다. 수치적 응용의 예로서, 넓은 평판의 성형을 위한 압축 성형다이의 가열선의 최적위치를 결정하는 문제를 다루고, 최적위치에서 가열선의 개수가 온도의 균일성에 미치는 영향을 검토한다.
본 논문에서는 아이소-지오메트릭 해석법을 이용하여 고주파수를 가지는 파워흐름 문제에 대하여 연속체 기반 형상 최적 설계를 수행하였다. 아이소-지오메트릭 기법을 형상 최적설계에 적용하면, CAD 기하 모델링에서 쓰이던 NURBS 기저 함수가 직접 쓸 수 있기에 정확한 기하학 정보가 수치계산에서 고려되고, 이에 따라 형상 최적설계 관점에서 볼 때, 전통적인 유한요소법에 비해 향상되고 부드러운 설계 섭동량을 가지는 설계 매개화가 가능하게 된다. 즉, 정확한 기하 모델이 응답 해석과 설계민감도 해석에 쓰이게 되고, 이에 따라 설계영역 전체에서 법선 벡터와 곡률이 연속적으로 되게 된다. 결과적으로 정밀한 민감도 해석이 가능하게 된다. 몇 가지 수치예제를 통하여 개발된 아이소-지오메트릭 설계민감도가 유한차분 설계민감도와 비교하여 정확성을 확인할 수 있었으며, 형상 최적설계 문제를 통해서 본 방법론을 적용하여 검증하였다.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제5B권2호
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pp.168-172
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2005
A novel cogging torque reduction algorithm is presented for 2-pole permanent magnet DC motor. While the shape of the permanent magnet is changed in the conventional method, the pole shape of the magnetizing yoke is optimized in the presented algorithm. In order to parameterize the shape of the yoke, and the distribution of the residual magnetization of the permanent magnet, the Bezier spline is used. The shape of the magnetizing yoke is optimized using the design sensitivity analysis incorporated with the finite element method and Bezier spline.
A new approach to die shape optimal design in bimetal extrusion of rods is presented. In this approach, the design problem is formulated as a constrained optimization problem incorporated with the finite element model, and optimization of the die shape is conducted on the basis of the design sensitivities. The combinations of the core and sleeve materials.
ln this paper, the optimum design of electrical apparatus using design variable parametrization is presented. For analysis and design, the finite element method and the design sensitivity method is used, respectively. By applying the parametrization of the design variables, the obtained designed shape is continuous and smooth. For the parametrization the Bezier spline is used. The designed shape with parametrization is characterized by the control points. By delivering control points to the commercial CAD packages or NC machines, the exact designed shape can be realized in the manufacturing the electrical apparatus. The designed results with and without parametrization are compared and the validity of the parametrization is verified.
Structural optimization often requires the evaluation of design sensitivities. The Semi Aanalytic method(SAM) for computing sensitivity is popular in shape optimization because this method has several advantages. But when relatively large rigid body motions are identified for individual elements, the SA method shows severe inaccuracy. In this paper, the improvement of design sensitivities corresponding to the rigid body mode is evaluated by exact differentiation of the rigid body modes. Moreover, the error of the SA method caused by numerical difference scheme is alleviated by using a series approximation for the sensitivity derivatives and considering the higher order terms. Finally, this paper shows that the refined SA method including the iterative method improves the results of sensitivity analysis in dynamic problems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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