In the present study, the finite volume method is applied for the thermal performance prediction of the natural ventilation system using vertical solar chimney whereas, design parameters are optimized through the response surface methodology (RSM). The computational simulations are performed for various parameters of the solar chimney such as absorber temperature (40≤Tabs≤70℃), inlet temperature (20≤T0≤30℃), inlet height of (0.1≤h≤0.2 m) and chimney width (0.1≤d≤0.2 m). Analysis of variance (ANOVA) was carried out to identify the design parameters that influence the average Nusselt number (Nu) and mass flow rate (ṁ). Then, quadratic polynomial regression models were developed to predict of all the response parameters. Consequently, numerical and graphical optimizations were performed to achieve multi-objective optimization for the desired criteria. According to the desirability function approach, it can be seen that the optimum objective functions are Nu=25.67 and ṁ=24.68 kg/h·m, corresponding to design parameters h=0.18 m, d=0.2 m, Tabs=46.81℃ and T0=20℃. The optimal ventilation flow rate is enhanced by about 96.65% compared to the minimum ventilation rate, while solar energy consumption is reduced by 49.54% compared to the maximum ventilation rate.
Recently, followed by rapid growth of robotics field, multi-linkage mechanism which can even pass by rough road is getting lots of attention. In this paper, I focused on Jansen mechanism. It's a kinematics object which is named after Dutch artist Theo jansen. Jansen mechanism embraces structure and mechanism which creates locomotion with the combination of the power and simple structure. Theo jansen suggests a 'Holy number'. It's an ideal ratio of leg components length. However, if there's desired gait locomotion, you have to adjust the ratio and the length. But even slight change of the length could cause a big change at the end-point. To solve this problem, I suggest a reverse engineering method to get a ratio of each links by nonlinear optimization with pre-set desired trajectory. First, we converted a movement of the joint of Jansen mechanism to vectors by kinematics analysis of multi-linkage structure. And we showed the trajectory at the end-point. After that, we set desired trajectory which we found most ideal. Then we got the length of the leg components which draws a trajectory as same as trajectory we set, using Multi-objective genetic algorithm toolbox in MATLAB. Result is verified by Edison designer and mSketch. And we analyzed if it could pass through the obstruction which is set dynamically.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.35
no.1
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pp.181-187
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2012
Various computer-based simulation tools such as 3D-CAD and CAE systems are widely used to design automotive body structure at the early phase of design. Designers must search the optimal solution that satisfies a number of performance requirements by using their tools and a trial-and-error approach. In the previous three reports, a set-based design approach has been proposed for achieving design flexibility and robustness while capturing designer's preference, and its effectiveness has been illustrated with a simple side-door impact beam design problem and real vehicle side-door structure design. This report presents the development of integrated 3D-CAD and CAE system, and the applicability of our proposal for obtaining the multi-objective satisfactory design solutions by applying to an automotive front-side frame.
Akbulut, Mustafa;Sarac, Abdulhamit;Ertas, Ahmet H.
Advances in Computational Design
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v.5
no.3
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pp.209-231
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2020
In order to evaluate the performance of three heuristic optimization algorithms, namely, simulated annealing (SA), genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization (PSO) for optimal stacking sequence of laminated composite plates with respect to critical buckling load and non-dimensional natural frequencies, a multi-objective optimization procedure is developed using the weighted summation method. Classical lamination theory and first order shear deformation theory are employed for critical buckling load and natural frequency computations respectively. The analytical critical buckling load and finite element calculation schemes for natural frequencies are validated through the results obtained from literature. The comparative study takes into consideration solution and computational time parameters of the three algorithms in the statistical evaluation scheme. The results indicate that particle swarm optimization (PSO) considerably outperforms the remaining two methods for the special problem considered in the study.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.24
no.2
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pp.192-197
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2015
In many fields, the importance of reducing weight is increasing. A product should be designed such that it is profitable, by lowering costs and exhibiting better performance than other similar products. In this study, the mass and deflection of steel structures have to be reduced as objective functions under constraint conditions. To reduce computational analysis time, central composite design(CCD) and D-Optimal are used in design of experiments(DOE). The accuracy of approximate models is evaluated using the $R^2$ value. In this study, the objective functions are multiple, so the non-dominant sorting genetic algorithm(NSGA-II), which is highly efficient, is used for such a problem. In order to verify the validity of Pareto solutions, CAE results and Pareto solutions are compared.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.05a
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pp.1086-1092
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2002
Computer simulation is essential to design the suspension elements of railway vehicle. By computer simulation, engineers can assess the feasibility of a given design factors and change them to get a better design. But if one wishes to perform complex analysis on the simulation, such as railway vehicle dynamic, the computational time can become overwhelming. Therefore, many researchers have used a mega model that has a regression model made by sampling data through simulation. In this paper, the neural network is used a mega model that have twenty-nine design variables and forty-six responses. After this mega model is constructed, multi-objective optimal solutions are achieved by using the differential evolution. This paper shows that this optimization method using the neural network and the differential evolution is a very efficient tool to solve the complex optimization problem.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.1
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pp.219-224
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2016
The vibration control performance of a semi-active damper connected to adjacent buildings subjected to seismic loads was investigated. The MR damper was used as a semi-active control device. A fuzzy logic control algorithm was used for effective control of the adjacent buildings connected to the MR damper. In the buildings control coupled with a MR damper, the response reduction of one building results in an increase in the response in another building. Because of these conflict characteristics, multi-objective optimization is required. Therefore, a fuzzy logic control algorithm for the control of a MR damper was optimized using a multi-objective genetic algorithm. Based on numerical analyses, the semi-active fuzzy control of MR damper for adjacent coupled buildings can provide good control performance.
Se Hyeon Oh;Seung Hyo An;Eun Hee Kim;Byung Chol Ma
Journal of the Korean Society of Safety
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v.38
no.6
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pp.9-15
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2023
Hydrogen is gaining attention as a sustainable and renewable energy source, potentially replacing fossil fuels. Its high diffusivity, wide flammable range, and low ignition energy make it prone to ignition even with minimal friction, potentially leading to fire and explosion risks. Workplaces manage ignition risks by classifying areas with explosive atmospheres. However, the effective installation of a blast wall can significantly limit the spread of hydrogen, thereby enhancing workplace safety. To optimize the wall installation of this barrier, we employed the response surface methodology (RSM), considering variables such as wall distance, height, and width. We performed 17 simulations using the Box-Behnken design, conducted using FLACS software. This process yielded two objective functions: explosion likelihood near the barrier and explosion overpressure affecting the blast wall. We successfully achieved the optimal solution using multi-objective optimization for these two functions. We validated the optimal solution through verification simulations to ensure reliability, maintaining a margin of error of 5%. We anticipated that this method would efficiently determine the most effective installation of a blast wall while enhancing workplace safety.
This paper highlights the minimization of drag and lift coefficient of different types both side setback tall buildings by the multi-objective optimization technique. The present study employed 48 number both-side setback models for simulation purposes. This study adopted three variables to find the two objective functions. Setback height and setback distances from the top of building models are considered variables. The setback distances are considered between 10-40% and setback heights are within 6-72% from the top of the models. Another variable is wind angles, which are considered from 0° to 90° at 15° intervals according to the symmetry of the building models. Drag and lift coefficients according to the different wind angles are employed as the objective functions. Therefore 336 number population data are used for each objective function. Optimum models are compared with computational simulation and found good agreements of drag and lift coefficient. The design wind angle variation of the optimum models is considered for drag and lift study on the main square model. The drag and lift data of the square model are compared with the optimum models and found the optimized models are minimizing the 45-65% drag and 25-60% lift compared to the initial square model.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.18
no.9
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pp.854-862
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2012
The optimal design of batch-storage network by using periodic square wave model provides analytical lot sizing equations for a complex supply chain network characterized as multi-supplier, multi-product, multi-stage, non-serial, multi-customer, cyclic system including recycling and/or remanufacturing. The network structure includes multiple currency flows as well as material flows. The processes are represented by multiple feedstock/product materials with fixed composition which are very suitable for production processes. In this study, transportation processes that carry multiple materials with unknown composition are added and the time frame is changed from single period into multiple periods in order to represent nonperiodic parameter variations. The objective function of the optimization involves minimizing the opportunity costs of annualized capital investments and currency/material inventories minus the benefit to stockholders in the numeraire currency. The expressions for the Kuhn-Tucker conditions of the optimization problem are reduced to a multiperiod subproblem for average flow rates and analytical lot-sizing equations. The multiperiod lot sizing equations are different from single period ones. The effects of corporate income taxes, interest rates and exchange rates are incorporated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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