Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.7
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pp.509-515
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2013
In this study, the real-coded adaptive range multi-objective genetic algorithm code, which represents the global multi-objective optimization algorithm, was developed for an airfoil shape design. In order to achieve the better aerodynamic characteristics than reference airfoil at landing and cruise conditions, maximum lift coefficient and lift-to-drag ratio were chosen as object functions. Futhermore, the PARSEC method reflecting geometrical properties of airfoil was adopted to generate airfoil shapes. Finally, two airfoils, which show better aerodynamic characteristics than a reference airfoil, were chosen. As a result, maximum lift coefficient and lift-to-drag ratio were increased of 4.89% and 5.38% for first candidate airfoil and 7.13% and 4.33% for second candidate airfoil.
An aerodynamic design tool was developed for small wind turbine blades based on the blade element momentum theory. The lift and drag coefficients of blades that are needed for aerodynamic blade design were obtained in real time from the Xfoil program developed at University of Illinois. While running, the developed tool automatically accesses the Xfoil program, runs it with proper aerodynamic and airfoil properties, and finally obtains lift and drag coefficients. The obtained aerodynamic coefficients are then used to find out optimal twist angles and chord lengths of the airfoils. The developed tool was used to design a wind turbine blade using low Reynolds number airfoils, SG6040 and SG6043 to have its maximum power coefficient at a specified tip speed ratio. The performance of the blade was verified by a commercial code well known for its prediction accuracies.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.37
no.3
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pp.248-254
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2009
The use of evolutionary algorithm is limited in the field of aerodynamics, mainly because the population-based search algorithm requires excessive CPU time. In this paper a coupling method with adaptive range genetic algorithm for floating point and back-propagation neural network is proposed to efficiently obtain a converged solution. As a result, it is shown that a reduction of 14% and 33% respectively in wave drag and its consumed time can be achieved by the new method.
Although machine learning (ML) techniques have been widely used in various fields of engineering practice, their applications in the field of wind engineering are still at the initial stage. In order to evaluate the feasibility of machine learning algorithms for prediction of wind loads on high-rise buildings, this study took the exposure category type, wind direction and the height of local wind force as the input features and adopted four different machine learning algorithms including k-nearest neighbor (KNN), support vector machine (SVM), gradient boosting regression tree (GBRT) and extreme gradient (XG) boosting to predict wind force coefficients of CAARC standard tall building model. All the hyper-parameters of four ML algorithms are optimized by tree-structured Parzen estimator (TPE). The result shows that mean drag force coefficients and RMS lift force coefficients can be well predicted by the GBRT algorithm model while the RMS drag force coefficients can be forecasted preferably by the XG boosting algorithm model. The proposed machine learning based algorithms for wind loads prediction can be an alternative of traditional wind tunnel tests and computational fluid dynamic simulations.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.3
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pp.379-385
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2013
The tires, suspension type, and steering system can all cause pulling during braking. Among these, a drag link steering system and leaf-type suspension system are significant causes of vehicle pulling. In this study, the pulling problem is analyzed using the vehicle analysis program "ADAMS/CAR." The drag link and leaf spring behavior is analyzed to find the key reason for pulling. After this, the optimization program "Visual DOC" is used with "ADAMS/CAR" to find a steering link connection point to reduce pulling. After conducting this simulation, K&C (kinematic & compliance) test simulation with a modified connection point is conducted to determine whether the vehicle performance improves. Through a full braking simulation, it is verified that the pulling distance is reduced at braking.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.15
no.4
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pp.661-674
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2002
The objective of this study is to develop efficient numerical method to enable solution of optimal control problems of Navier-Stokes flows and to apply these technique to the problem of viscous drag minimization on a bluff body by controlling boundary velocities on the surface of the body. In addition to the industrial importance of the drag reduction problem, it serves as a model for other more complex flow optimization settings, and allows us to study, modify, and improve the behavior of the optimal control methods proposed here. The control is affected by the suction or injection of fluid on portions of the boundary, and the objective function represents the rate at which energy is dissipated in the fluid. This study shows how reduced Hessian successive quadratic programming method, which avoid converging the flow equations at each iteration, can be tailored to these problems.
Park, Hyeong-Uk;Park, Mee-Young;Lee, Jae-Woo;Byun, Yung-Hwan
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.36
no.9
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pp.825-834
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2008
Nose chine shape optimization study has been performed to maximize the directional stability at high angle of attack supersonic flow. Various chine shapes are generated using super ellipse equation. By numerically investigating the directional stability characteristics of those shapes, the baseline configuration for the shape optimization has been selected using the three-dimensional Navier-Stokes equations. The configuration is represented by the NURBS curves which can adjust the surface geometry by the control points. The response surfaces are constructed to obtain optimum shape which has high directional stability characteristics and lift-to-drag ratio. From this study, an efficient configuration design and optimization process which utilizes the parameter-based configuration generation techniques and approximation method has been established, then 29% improvement of the directional stability by strong vortexes from chine nose is accomplished.
Kim, Young-Sang;Lee, Na-Ri;Joh, Chang-Yeol;Park, Chan-Woo
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.36
no.3
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pp.229-237
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2008
In this research, a MDO(multi-disciplinary design optimization) framework, which integrates aerodynamic and structural analysis to design an aircraft wing, is constructed. Whole optimization process is automated by a parametric-modeling approach. A CFD mesh is generated automatically from parametric modeling of CATIA and Gridgen followed by automatic flow analysis using Fluent. Finite element mesh is generated automatically by parametric method of MSC.Patran PCL. Aerodynamic load is transferred to Finite element model by the volume spline method. RSM(Response Surface Method) is applied for optimization, which helps to achieve global optimum. As the design problem to test the current MDO framework, a wing weight minimization with constraints of lift-drag ratio and deflection of the wing is selected. Aspect ratio, taper ratio and sweepback angle are defined as design variables. The optimization result demonstrates the successful construction of the MDO framework.
Park, Yong-Jae;Park, Sang-Young;Kim, Young-Rok;Choi, Kyu-Hong
Journal of Astronomy and Space Sciences
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v.25
no.2
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pp.167-180
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2008
The resolution of Earth images taken from a satellite has close relation with satellite's altitude. If a satellite has lower altitude, it gets a picture having better resolution. However the satellite will be exposed to heavier air drag and will spend more fuel to maintain its altitude for a desired mission. Therefore, in this study, the required fuel to maintain very low earth orbit(LEO) with severe air drag is analyzed using optimization method such as collocation method. The required fuel to maintain the low altitude has significantly increased as the mission altitude is lowered and the solar activity is maximized. This study also shows that the fuel reduced by increasing the period of the satellite maneuver is very small, and that slightly increasing the satellite's mission altitude is much effective in reducing the amount of fuel to maintain its altitude. The calculated fuel to maintain very low earth orbit in this study would give useful information in planning the budget of fuel and cost for LEO satellites.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.38
no.11
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pp.1067-1074
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2010
In this study, RBDO(Reliability Based Design Optimization) was performed for a supersonic double-wedge inlet. By considering uncertainty of design with given design space, the pressure recovery was transformed into the probabilistic constraint while the inlet drag was considered as a deterministic objective function. To save computational analysis cost and to search good design space, Latin-Hypercube design of experiment and the Kriging model were incorporated and then RBDO was performed. Monte-Carlo simulation was performed to verify the accuracy of AFORM(Advanced First Order Reliability Method). It was found that AFORM result agreed very well with the Monte-Carlo simulation result. The system reliability was guaranteed by considering uncertainty of the design variables. In case of considering diverse uncertainty of system design, RBDO was found to be useful.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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