• Title/Summary/Keyword: Quadratic loss

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Numerical Optimization of Offshore Wind Turbine Blade for Domestic Use (한국형 해상 풍력터빈 블레이드 최적설계 알고리즘 연구)

  • Lee Ki-Hak;Kim tae-Yoon;Kim Kyu-Hong;Lee Kyung-Tae;Lee Dong-Ho
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2005.06a
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    • pp.47-50
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    • 2005
  • 본 연구의 목적은 차세대 대체에너지로 각광받는 풍력발전 중에서 육상발전보다 여러 가지 이점이 있는 해상에서의 한국형 풍력터빈 블레이드의 최적 형상을 위 한 알고리즘을 구현하는 것이다. 풍력터빈 블레이드에서 깃익형의 공기 역학적 특성은 매우 중요한 사항이다. 이를 위해서 익형 성능예측에 층류에서 난류로의 천이과정을 포함하는 XFOIL을 이용하여 블레이드 익형 단면의 양력과 항력 분포를 해석하였다. 첫 번째 수준의 설계변수는 운용범위내의 바람의 속도와 블레이드 지름, 축 회전수이며, 각 단면에서의 비틀림각과 시위길이는 두 번째 수준의 설계 변수이다. 운용범위 내의 각 설계점에서 익형의 공력 변수들과 최소에 너지손실 조건을 이용하여 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 각각의 설계점에서 결과를 바탕으로 풍력발전의 설계 운용범위에서 반응면을 구성하고 구배최적화 기법을 통해 요구동력의 제약함수를 만족하고 효율을 최대로 하는 블레이드 형상을 구현하였다. 최적형상에 대해 탈설계점 해석을 수행하여 그 성능을 구하였다.

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Three-Dimensional Offshore Wind Turbine Blade Design by using Efficient Two Step Optimization (효율적인 2단계 최적화를 통한 3차원 해상풍력터빈 블레이드 설계)

  • Lee, Ki-Hak;Hong, Sang-Won;Jeong, Ji-Hoon;Kim, Kyu-Hong;Lee, Dong-Ho;Lee, Kyung-Tae
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2007.06a
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    • pp.432-436
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    • 2007
  • 본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계 과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황 자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건점은 형상설계를 위한 입력값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연평균발생에너지를 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

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Preparation of Zr0.7Sn0.3TiO4 Thin Films by Metal Organic Decomposition and Their Dielectric Properties (금속유기분해법을 사용한 Zr0.7Sn0.3TiO4 박막 제조 및 유전특성)

  • Sun, Ho-Jung
    • Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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    • v.23 no.4
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    • pp.311-316
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    • 2010
  • $Zr_{0.7}Sn_{0.3}TiO_4$ (ZST) thin films were fabricated by metal-organic decomposition, and their dielectric properties were investigated in order to evaluate their potential use in passive capacitors for rf and analog/mixed signal integrated circuits. The ZST thin film annealed at the temperature of $800^{\circ}C$ showed a dielectric constant of 27.3 and a dielectric loss of 0.011. The capacitor using the ZST film had quadratic and linear voltage coefficient of capacitance (VCC) of -65 ppm/$V^2$ and -35 ppm/V at 100 kHz, respectively. It also exhibited a good temperature coefficient of capacitance (TCC) value of -32 ppm/$^{\circ}C$ at 100 kHz.

Three-Dimensional Offshore Wind Turbine Blade Design by using Efficient Two Step Optimization (효율적인 2단계 최적화를 통한 3차원 해상풍력터빈 블레이드 설계)

  • Lee, Ki-Hak;Hong, Sang-Won;Jeong, Ji-Hoon;Kim, Kyu-Hong;Lee, Dong-Ho;Lee, Kyung-Tae
    • New & Renewable Energy
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    • v.3 no.3
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    • pp.63-71
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    • 2007
  • 본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건 설계점은 형상설계를 위한 입력 값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연간에너지생산량을 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

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Relationship between Diversity and Productivity at Ratargul Fresh Water Swamp Forest in Bangladesh

  • Sharmin, Mahmuda;Dey, Sunanda;Chowdhury, Sangita
    • Journal of Forest and Environmental Science
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    • v.32 no.3
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    • pp.291-301
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    • 2016
  • One of the most concerned topics in ecology is the relationship between biodiversity and ecosystem functioning. However, there are few field studies, carried out in forests, although many studies have been done in controlled experiments in grasslands. In this paper, we describe the relationship pattern between three facets of diversity and productivity at Ratargul Fresh Water Swamp Forest (RFWSF) in Bangladesh, which is the only remaining fresh water swamp forest of the country. Sixty sample plots were selected from RFWSF and included six functional traits including leaf area (LA), specific leaf area (SLA), leaf dry matter content (LDMC), tree height, bark thickness and wood density. In analyzing TD, we used Shannon diversity and richness indices, functional diversity was measured by Rao's quadratic entropy (Rao 1982) and Faith's (1992) index was used for phylogenetic diversity (PD). It was found that, TD, FD and PD were positively related with productivity (basal area) due to resource use complementarity but surprisingly the best predictor of tree productivity was FD. The results contribute to the understanding the effects of biodiversity loss and it is essential for conservation decision-making and policy-making of Ratargul Fresh Water Swamp Forest.

Robust Design for Multiple Quality Attributes in Injection Molded Parts by the TOPSIS and Complex Method (TOPSIS와 콤플렉스법에 의한 사출성형품의 다속성 강건설계)

  • Park, Jong-Cheon;Kim, Gi-Beom;Kim, Gyeong-Mo
    • Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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    • v.18 no.12
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    • pp.116-123
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    • 2001
  • An automated injection molding design methodology has been developed to optimize multiple quality attributes, which are usually in conflict with each other, in injection molded parts. For the optimization, commercial CAE simulation tools and optimization techniques are integrated into the methodology. To decal with the multiple objective problem the relative closeness computed in TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) is used as a performance measurement index for optimization multiple part defects. To attain robustness against process variation, Taguchi's quadratic loss function is introduced in the TOPSIS. Also, the modified complex method is used as an optimization tool to optimize objective function. The verification of the developed design methodology was carried out on simulation software with an actual model. Applied to production this methodology will be useful to companies in reducing their product development time and enhancing their product quality.

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Flow/Heat Transfer Analysis and Shape Optimization of a Heat Exchanger with Internally Finned Tube (내부휜이 부착된 원형관 열교환기의 열/유동 해석 및 최적설계)

  • Lee Juhee;Lee Sanghwan;Lim Hyo-Jae;Park Kyoungwoo
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.29 no.4 s.235
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    • pp.460-468
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    • 2005
  • Analyses of flow and heat transfer characteristics and shape optimization of internally finned circular tubes have been performed for three-dimensional periodically fully developed turbulent flow and heat transfer. CFD and mathematical optimization are coupled in order to optimize the shape of heat exchanger. The design variables such as fin widths $(d_{1},\;d_{2})$ and fin height (h) are numerically optimized by minimizing the pressure loss and maximizing the heat transfer rate for limiting conditions of $d_{1}=0.2\~1.5\;mm,\;d_{2}=0.2\~1.5\;mm,$ and $h=0.2\~1.5mm$. Due to the periodic boundary conditions along main flow direction, the three layers of meshes are considered. The flow and thermal fields are predicted using the finite volume method and the optimization is carried out by means of the sequential quadratic programming (SQP) method which is widely used in the constrained nonlinear optimization problem.

Numerical Optimization of Offshore Wind Turbine Blade for Domestic Use using Improvement of the Design Space Feasibility (설계공간 타당성 향상을 통한 한국형 해상풍력터빈 블래이드 최적형상설계 연구)

  • Lee, Ki-Hak;Joo, Wan-Don;Hong, Sang-Won;Kim, Kyu-Hong;Lee, Kyung-Tae;Lee, Dong-Ho
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2006.06a
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    • pp.281-286
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    • 2006
  • 본 연구의 목적은 차세대 대체에너지로 각광받는 풍력발전 중에서 육상발전보다 여러 가지 이점이 있는 한국형 해상풍력터빈 블레이드의 최적형상설계를 위한 알고리즘을 구현하는 것이다. 블레이드 단면 익형의 양력과 항력 분포는 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 첫 번째 수준의 설계변수인 각각의 블레이드 지름과 축 회전수에서 익형의 공력변수들과 최소에너지손실 조건을 이용하여 두 번째 설계변수인 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 그리고 성능결과를 바탕으로 반응면을 구성하고, 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 첫 번째 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 목적함수를 죄대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 설계된 최적형상에 대해 탈설계점 해석을 수행하여 성능을 구하였다.

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Anti-slosh effect of a horizontal porous baffle in a swaying/rolling rectangular tank: Analytical and experimental approaches

  • George, Arun;Cho, Il-Hyoung
    • International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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    • v.13 no.1
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    • pp.833-847
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    • 2021
  • The horizontal porous baffle and its effect as an anti-slosh device have been investigated intensively in a swaying and rolling rectangular tank. To accurately assess the level at which porous baffles reduce liquid sloshing, the Matched Eigenfunction Expansion Method (MEEM) has been utilized as an analytical tool. The velocity potentials in the horizontal baffle-covered fluid region are expressed by the sum of the homogeneous and particular solutions to avoid solving the complex dispersion equation. By applying an equivalent linearized quadratic loss model, the nonlinear algebraic equation is derived and solved by implementing the Newton-Raphson iterative scheme. To prove the validity of the present theoretical model, a series of experiments have been conducted with different centered horizontal porous baffles with varying porosities and submerged depths in a swaying and rolling rectangular tank. Reasonably good agreements are obtained regarding the analytical solutions and the experiment's findings. The influence of porosity, submerged depth, and length of a centered horizontal porous baffle on anti-slosh performance have been analyzed, especially at resonance modes. The developed predictive tool can potentially provide guidelines for optimal design of the horizontal porous baffle.

Gauss-Newton Based Emitter Location Method Using Successive TDOA and FDOA Measurements (연속 측정된 TDOA와 FDOA를 이용한 Gauss-Newton 기법 기반의 신호원 위치추정 방법)

  • Kim, Yong-Hee;Kim, Dong-Gyu;Han, Jin-Woo;Song, Kyu-Ha;Kim, Hyoung-Nam
    • Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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    • v.50 no.7
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    • pp.76-84
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    • 2013
  • In the passive emitter localization using instantaneous TDOA (time difference of arrival) and FDOA (frequency difference of arrival) measurements, the estimation accuracy can be improved by collecting additional measurements. To achieve this goal, it is required to increase the number of the sensors. However, in electronic warfare environment, a large number of sensors cause the loss of military strength due to high probability of intercept. Also, the additional processes should be considered such as the data link and the clock synchronization between the sensors. Hence, in this paper, the passive localization of a stationary emitter is presented by using the successive TDOA and FDOA measurements from two moving sensors. In this case, since an independent pair of sensors is added in the data set at every instant of measurement, each pair of sensors does not share the common reference sensor. Therefore, the QCLS (quadratic correction least squares) methods cannot be applied, in which all pairs of sensor should include the common reference sensor. For this reason, a Gauss-Newton algorithm is adopted to solve the non-linear least square problem. In addition, to show the performance of the proposed method, we compare the RMSE (root mean square error) of the estimates with CRLB (Cramer-Rao lower bound) and derived the CEP (circular error probable) planes to analyze the expected estimation performance on the 2-dimensional space.