Topology optimization is applied for the optimal design of various products to ensure weight reduction and productivity improvement. Reducing the weight of the mold while maintaining its rigidity can ensure shortening of the production cycle, stabilization of the mold temperature, and reduction of mold material costs. In this study, a topology optimization technique was applied to the optimal design of the injection mold, and a topology-optimized model of the mold was obtained. First, the injection mold for the square specimens was modeled. Subsequently, a structural analysis was performed by implementing a load condition generated during the injection molding process. Topology optimization was performed based on the structural analysis results, and the models of the initial and topology-optimized designs were manufactured at 1/4 magnification using a 3D printer. Consequently, compared with the existing model, the weight of the topology-optimized model decreased by 9.8%, and the manufacturing time decreased by 7.61%.
The present study discuss about numerical methods to analyze design parameters of pyrolysis-melting incineration system. Various numerical methods of different viewpoint are introduced to simulate the performance of the system. Process analysis of the overall system is the beginning procedure of basic design process. Heat and material flow of each element are connected and are influential to each other, hence, an appropriate process modeling should be executed to prevent from unacceptable process design concepts that may results in system failure. Models to simulate performance of each elementary facility generate valuable informations on design and operation parameters, and, derive the basic design concept to be optimized. A pyrolysis model derived from waste bed combustion model is introduced to simulate the mass conversion and heat transfer in the pyrolysis process. CFD(Computational fluid dynamics) is an effective method to optimize the thermal reacting flow in various reactors such as combustor and heat exchanger. Secondary air jets arrangement and the shape of the combustor could be optimized by CFD technology.
Grading of aggregate influences significantly almost all of the concrete performances. The purpose of this paper is to propose practicable equations that express the optimized total aggregate gradation, by weight or by number of particles in a concrete mix. The principle is based on the fractal feature of the grading of combined aggregate in a solid skeleton of concrete. Therefore, equations are derived based on the so-called fractal dimension of the grain size distribution of aggregates. Obtained model was then applied in such a way a correlation between some properties of the dry concrete mix and the fractal dimension of the aggregate gradation has been built. This demonstrates that the parameter fractal dimension is an efficacious tool to establish a unified model to study the solid phase of concrete in order to design aggregate gradation to meet certain requirements or even to predict some characteristics of the dry concrete mixture.
Application of newly conceptualized Anti-Splash Devices designed for COT vent pipes were studied on a P/V valve located on the upper deck of an oil carrier vessel. Anti-Splash devices are used in the shipbuilding industry in order to avoid oil overflow and spray accidents caused by excess pressure and vacuum condition in the cargo oil tanks. These conditions are caused by the transverse and longitudinal sloshing forces that arise from ship motion during sea voyages. The main issue with existing Anti-Splash device model is flux at the outlet of the Anti-Splash Device, and so, new conceptual models for the Anti-Splash device were developed and compared to existing Anti-Splash device model using CFD analysis. Transient analysis was used to capture the flow and velocity of each model and a comparative analysis was performed between old and new-concept models. This data was used to determine the optimal design parameters in order to develop an optimized Anti-Splash Device. A Factory acceptance test was performed on the new-concept models in order to verify the performance and efficiency against their design requirements and other criterion. The final step performed was to apply the optimized Anti-Splash Device models for COT vent pipes to an actual vessel and verify performance through a seawater cargo operation during a sea voyage as per the ship owner's request. The patent for the aforementioned device was obtained by the Korean Intellectual property Office dated Dec. 18th,2014.
Ning Tang;Chun-dong Hu;Yuan-lai Xie;Jiang-long Wei;Zhi-Wei Cui;Jun-Wei Xie;Zhuo Pan;Yao Jiang
Nuclear Engineering and Technology
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제54권11호
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pp.4134-4145
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2022
The collimator is one of the high-heat-flux components used to avoid a series of vacuum and thermal problems. In this paper, the heat load distribution throughout the collimator is first calculated through experimental data, and a transient thermodynamic simulation analysis of the original model is carried out. The error of the pipe outlet temperature between the simulated and experimental values is 1.632%, indicating that the simulation result is reliable. Second, the model is optimized to improve the heat transfer performance of the collimator, including the contact mode between the pipe and the flange, the pipe material and the addition of a twisted tape in the pipe. It is concluded that the convective heat transfer coefficient of the optimized model is increased by 15.381% and the maximum wall temperature is reduced by 16.415%; thus, the heat transfer capacity of the optimized model is effectively improved. Third, to adapt the long-pulse steady-state operation of the experimental advanced superconducting Tokamak (EAST) in the future, steady-state simulations of the original and optimized collimators are carried out. The results show that the maximum temperature of the optimized model is reduced by 37.864% compared with that of the original model. The optimized model was changed as little as possible to obtain a better heat exchange structure on the premise of ensuring the consumption of the same mass flow rate of water so that the collimator can adapt to operational environments with higher heat fluxes and long pulses in the future. These research methods also provide a reference for the future design of components under high-energy and long-pulse operational conditions.
This paper derives an effective shape of the ferromagnetic pole pieces (low-speed rotor) for the reduction of transmission torque ripple in a magnetic-geared machine based on a Box-Behnken design (BBD). In particular, using a non-linear finite element method (FEM) based on 2-D numerical analysis, we conduct a numerical investigation and analysis between independent variables (selected by the BBD) and reaction variables. In addition, we derive a regression equation for reaction variables according to the independent variables by using multiple regression analysis and analysis of variance (ANOVA). We assess the validity of the optimized design by comparing characteristics of the optimized model derived from a response surface analysis and an initial model.
The objective of this research is to optimize the designing parameters of the parallel manipulator with large orientation workspace at the boundary position of the constant orientation workspace (COW). The method uses a simple genetic algorithm(SGA) while considering three different kinematic performance indices: COW and the global conditioning index(GCI) to evaluate the mechanism's dexterity for translational motion of an end-effector, and orientation workspace of two angle of Euler angles to obtain the large rotation angle of an end-effector at the boundary position of COW. Total fifteen cases divided according to the combination of the sphere radius of COW and rotation angle of orientation workspace are studied, and to decide the best model in the total optimized cases, the fuzzy inference system is used for each case's results. An optimized model is selected as a best model, which shows better kinematic performances compared to the basis of the pre-existing model.
This paper introduces a new architecture of genetically optimized self-organizing fuzzy polynomial neural networks by means of information granulation. The conventional SOFPNNs developed so far are based on mechanisms of self-organization and evolutionary optimization. The augmented genetically optimized SOFPNN using Information Granulation (namely IG_gSOFPNN) results in a structurally and parametrically optimized model and comes with a higher level of flexibility in comparison to the one we encounter in the conventional FPNN. With the aid of the information granulation, we determine the initial location (apexes) of membership functions and initial values of polynomial function being used in the premised and consequence part of the fuzzy rules respectively. The GA-based design procedure being applied at each layer of genetically optimized self-organizing fuzzy polynomial neural networks leads to the selection of preferred nodes with specific local characteristics (such as the number of input variables, the order of the polynomial, a collection of the specific subset of input variables, and the number of membership function) available within the network. To evaluate the performance of the IG_gSOFPNN, the model is experimented with using gas furnace process data. A comparative analysis shows that the proposed IG_gSOFPNN is model with higher accuracy as well as more superb predictive capability than intelligent models presented previously.
Kim, Keunjae;Tillig, Fabian;Bathfield, Nicolas;Liljenberg, Hans
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권2호
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pp.392-405
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2014
SSPA experiences a growing interest in twin skeg ships as one attractive green ship solution. The twin skeg concept is well proven with obvious advantages for the design of ships with full hull forms, restricted draft or highly loaded propellers. SSPA has conducted extensive hull optimizations studies of LNG ships of different size based on an extensive hull data base with over 7,000 models tested, including over 400 twin skeg hull forms. Main hull dimensions and different hull concepts such as twin skeg and single screw were of main interest in the studies. In the present paper, one twin skeg and one single screw 170 K LNG ship were designed for optimally selected main dimension parameters. The twin skeg hull was further optimized and evaluated using SHIPFLOW FRIENDSHIP design package by performing parameter variation in order to modify the shape and positions of the skegs. The finally optimized models were then built and tested in order to confirm the lower power demand of twin skeg designed compaed with the signle screw design. This paper is a full description of one of the design developments of a LNG twin skeg hull, from early dimensional parameter study, through design optimization phase towards the confirmation by model tests.
Many mid-sized companies in Korean automotive industry have attempted to solve the lack of human power, to control the quality of components, to improve the production rate, and to innovate the manufacturing line. The goals of this study are to analyze the production rate of an automotive component manufacturing line using simulation software, to construct a Flexible Automation Subassembly (FAS) system and to suggest an optimized layout design using FAS line. In this research, the simulation model for manufacturing line was developed and used the realistic data of a medium sized company in Korean automotive industry. To complete this research, a simulation software 'ARENA' was used. This research analyzed the work distribution strategy and cycle time element for production flow and proposed an optimized layout to resolve line balancing problem which would bring the improved production rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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