Shiva, Kumar M.R;Srinath, R;Vigneshwar, K;Ravi, Kumar B
Wind and Structures
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v.31
no.1
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pp.15-20
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2020
The aircraft industry supports aviation by building aircraft and manufacturing aircraft parts for their maintenance. Fuel economization is one of the biggest concerns in the aircraft industry. The reduction in specific fuel consumption of aircraft can be achieved by a variety of means, simplest and more effective is the one to impose minor modifications in the aircraft main wing or the parts which are exposed to the air flow. This method can lead to a reduction in aerodynamic resistance offered by the air and have a smoother flight. The main objective of this study is to propose geometric design modifications on an existing aircraft wing which acts as a vortex generator and it can reduce the drag and increase lift to drag ratio, leading to lower fuel consumption. The NACA 2412 aircraft wing is modified and designed. Rigorous flow analysis is carried out using computational fluid dynamics based software Ansys Fluent. Results show that saw tooth modification to the main wing shows the best aerodynamic efficiency as compared to other modifications.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.18
no.4
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pp.662-674
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2017
This paper describes the multidisciplinary design optimization (MDO) process of a tailless unmanned combat aerial vehicle (UCAV) using global variable fidelity aerodynamic analysis. The developed tailless UAV design framework combines multiple disciplines that are based on low-fidelity and empirical analysis methods. An automated high-fidelity aerodynamic analysis is efficiently integrated into the MDO framework. Global variable fidelity modeling algorithm manages the use of the high-fidelity analysis to enhance the overall accuracy of the MDO by providing the initial sampling of the design space with iterative refinement of the approximation model in the neighborhood of the optimum solution. A design formulation was established considering a specific aerodynamic, stability and control design features of a tailless aircraft configuration with a UCAV specific mission profile. Design optimization problems with low-fidelity and variable fidelity analyses were successfully solved. The objective function improvement is 14.5% and 15.9% with low and variable fidelity optimization respectively. Results also indicate that low-fidelity analysis overestimates the value of lift-to-drag ratio by 3-5%, while the variable fidelity results are equal to the high-fidelity analysis results by algorithm definition.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.7
no.4
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pp.566-576
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1995
A Computational code has been developed in order to design axial fans by the numerical optimization techniques incorporated with flow analysis code solving three-dimensional Navier-Stokes equation. The steepest descent method and the conjugate gradient method are used to look for the search direction in the design space, and the golden section method is used for one-dimensional search. To solve the constrained optimization problem, sequential unconstrained minimization technique, SUMT, is used with imposed quadratic extended interior penalty functions. In the optimization of two-dimensional cascade design, the ratio of drag coefficient to lift coefficient is minimized by the design variables such as maximum thickness, maximum ordinate of camber and chord wise position of maximum ordinate. In the application of this numerical optimization technique to the design of an axial fan, the efficiency is maximized by the design variables related to the sweep angle distributed by quadratic function along the hub to tip of fan.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.12
no.1
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pp.455-467
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2020
Shape design optimization for Blended-wing-body Underwater Gliders (BWBUGs) is usually computationally expensive. In our previous work, a simplified shape optimization (SSO) strategy is proposed to alleviate the computational burden, which optimizes some of the Sectional Airfoils (SAs) instead of optimizing the 3-D shape of the BWBUG directly. Test results show that SSO can obtain a good result at a much smaller computational cost when three SAs are adopted. In this paper, the performance of SSO is investigated with a different number of SAs selected from the BWBUG, and the results are compared with that of the Direct Shape Optimization (DSO) strategy. Results indicate that SSO tends to perform better with more SAs or even outperforms the DSO strategy in some cases, and the amount of saved computational cost also increases when more SAs are adopted, which provides some reference significance and enlarges the applicability range of SSO.
Kim Hyoung-Jin;Obayashi Shigeru;Nakahashi Kazuhiro
한국전산유체공학회:학술대회논문집
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2000.10a
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pp.32-38
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2000
Wing flap deflection angles of a supersonic transport are optimized to improve transonic cruise performance. For this end, a numerical optimization method is adopted using a three-dimensional unstructured Euler code and a discrete adjoint code. Deflection angles of ten flaps; five for leading edge and five fur railing edge, are employed as design variables. The elliptic equation method is adopted for the interior grid modification during the design process. Interior grid sensitivities are neglected for efficiency. Also tested is the validity of the approximate gradient evaluation method for the present design problem and found that it is applicable for loading edge flap design in cases of no shock waves on the wing surface. The BFGS method is used to minimize the drag with constraints on the lift and upper surface Mach numbers. Two design examples are conducted; one is leading edge flap design, and the other is simultaneous design of leading edge and trailing edge flaps. The latter gave a smaller drag than the former by about two counts.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.4
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pp.589-595
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2008
Detent force of a permanent magnet linear motor(PMLSM) consist of cogging and drag forces, and should be minimized for high precision control purpose applications. This paper shows that the cogging force can be reduced effectively by employing 9 pole 10 slot structure. The drag force is minimized by optimizing the total length and shape of the exterior teeth of armature core simultaneously by using($1+{\lambda}$) evolution strategy coupled with response surface method. After optimization, the optimized PMLSM is proven to reduce 95% and 92.6% of the cogging and total detent forces, respectively, and give 12% and 6.4% higher Back-emf and thrust force, respectively, compared with a conventional 12 pole 9 slot structure under the same condition. Additionally, Simulation results by the proposed optimum design are verified by the experiment results.
In the present paper, fowler flap was optimized to maximize the lift with response surface method. Leading edge shape and the gap between main airfoil and flap, were optimized and the aerodynamic characteristics was improved considerably. The optimized flap has more rounded leading edge and bigger gap. Before angle of attack, $10^{\circ}$, lift and drag are improved and the optimized flap shows similar aerodynamic characteristics to the original flap. The flow condition for optimization was angle of attack, $10^{\circ}$, Mach number, 0.2, flap deflection, $40^{\circ}$.
In the present paper, fowler flap was optimized to maximize the lift with response surface method. Leading edge shape and the gap between main airfoil and flap, were optimized and the aerodynamic characteristics was improved considerably. The optimized flap has more rounded leading edge and bigger gap. Before angle of attack, $10^{\circ}$, lift and drag are improved and the optimized flap shows similar aerodynamic characteristics to the original flap. The flow condition for optimization was angle of attack, $10^{\circ}$, Mach number, 0.2, flap deflection, $40^{\circ}$.
This study presents a numerical procedure to optimize the shape of dimple surface to enhance turbulent heat transfer in rectangular channel. The response surface based optimization method is used as an optimization technique with Reynolds-averaged Wavier-Stokes analysis of fluid flow and heat transfer with shear stress transport (SST) turbulence model. The dimple depth-to -dimple print diameter ratio, channel height- to- dimple print diameter ratio. and dimple print diameter-to-pitch ratio are chosen as design variables. The objective function is defined as a linear combination of heat transfer coefficient and friction drag coefficient with a weighting factor. Full factorial method is used to determine the training points as a mean of design of experiment.
In this paper, analytical modeling of lift and drag forces in permanent magnet electrodynamic suspension systems (PM EDSs) are presented. After studying the impacts of PM dimensions on the permanent magnetic field and developed lift force, it is indicated that there is an optimum PM length in a specified thickness for a maximum lift force. Therefore, the optimum PM length for achieving maximum lift force is obtained. Afterward, an objective design optimization is proposed to increase the lift force and to decrease the material cost of the system by using Genetic Algorithm. The results confirm that the required values of the lift force can be achieved; while, reducing the system material cost. Finite Element Analysis (FEA) and experimental tests are carried out to evaluate the effectiveness of the PM EDS system model and the proposed optimization method. Finally, a number of design guidelines are extracted.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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