Optimal design of an automotive catalytic converter for minimization of cold-start emissions is numerically performed using a micro genetic algorithm for two optimization problems: optimal geometry design of the monolith for various operating conditions and optimal axial catalyst distribution. The optimal design process considered in this study consists of three modules: analysis, optimization, and control. The analysis module is used to evaluate the objective functions with a one-dimensional single channel model and the Romberg integration method. It obtains new design variables from the control module, produces the CO cumulative emissions and the integral value of a catalyst distribution function over the monolith volume, and provides objective function values to the control module. The optimal design variables for minimizing the objective functions are determined by the optimization module using a micro genetic algorithm. The control module manages the optimal design process that mainly takes place in both the analysis and optimization modules.
Tabu search (TS) has been successfully applied for solving many complex combinatorial optimization problems in the areas of operations research and production control. However, TS is for single-objective problems in its present form. In this article, a TS-based heuristic is developed to determine Pareto-efficient solutions to a multi-objective combinatorial optimization problem. The developed algorithm is then applied to the discrete optimal design problem in statistics to demonstrate its usefulness.
For many practical and industrial optimization problems where some or all of the system components are stochastic, the objective functions cannot be represented analytically. Therefore, modeling by computer simulation is one of the most effective means of studying such complex systems. In this paper, with discussion of simulation optimization techniques, a case study in machining process for application of simulation optimization is presented. Most of optimization techniques can be classified as single-or multiple-response techniques. The optimization of single-response category, these strategies are gradient based search methods, stochastic approximate method, response surface method, and heuristic search methods. In the multiple-response category, there are basically five distinct strategies for treating the responses and finding the optimum solution. These strategies are graphical method, direct search method, constrained optimization, unconstrained optimization, and goal programming methods. The choice of the procedure to employ in simulation optimization depends on the analyst and the problem to be solved.
Single-orifice plate is wildly utilized in the piping system of the nuclear power plant to throttle and depressurize the fluid of the pipeline. The cavitation induced by the single-orifice plate may cause some serious vibration of the pipeline. This study aims to find the optimal designs of the single-orifice plates that may have weak cavitation possibilities. For this purpose, a new single-orifice plate with a convergent-flat-divergent hole was modeled, a multi-objective optimization method was proposed to optimize the shape of a single-orifice plate, while computational fluid dynamics method was adopted to obtain the fluid physical quantities. The reciprocal cavitation number and the developmental integral were treated as cavitation indexes (e.g., objectives for the optimization algorithm). Two non-dominant designs ultimately achieved illustrated obvious reduction in the cavitation indexes at a Reynolds number Re = 1 ×105 defined based on fluid velocity. Besides, the sensitivity analysis and temperature effects were also performed. The results indicated that the convergent angle of the single-orifice plate dominants the cavitation behavior globally. The optimal designs of single-orifice plates result in lower downstream jet areas and lower upstream pressure. For a constant Reynolds number, the higher temperature of liquid water, the easier it is to undergo cavitation. Whereas there is a diametric phenomenon for a constant fluid velocity. Moreover, the regression models were carried out to establish the mathematical relation between temperature and cavitation indexes.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.19
no.4
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pp.469-475
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2010
The objective of this study is to integrate reliability analysis into shape optimization problem using the evolutionary structural optimization (ESO) in the application example. Reliability-based shape optimization is formulated as volume minimization problem with probabilistic stress constraint under minimization max. von Mises stress and allow stress. Young's modulus, external load and thickness are considered as uncertain variables. In order to compute reliability index, four methods, i.e., reliability index approach (RIA), performance measure approach (PMA), single-loop singlevector (SLSV) and adaptive-loop (ADL), are used. Reliability-based shape optimization design process is conducted to obtain optimal shape satisfying max. von Mises stress and reliability index constraints with the above four methods, and then each result is compared with respect to numerical stability and computing time.
In this paper, we investigate an energy-efficient resource allocation problem in a two-way relay (TWR) network consisting of multiple user pairs and an amplify-and-forward (AF) relay. As the users and relay have individual energy efficiencies (EE), we formulate a multi-objective optimization problem (MOOP). A single-objective optimization problem (SOOP) of the MOOP is introduced using a weighted-sum method, which achieves a single Pareto optimal point of the MOOP. To derive the algorithm for the SOOP, we propose a more tractable equivalent problem using the Karush-Kuhn-Tucker conditions of the SOOP, which guarantees convergence at the local optimal points. The proposed equivalent problem can be efficiently solved by the proposed iterative algorithm. Numerical results demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm in achieving the optimal EE in multi-user AF TWR networks.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.18
no.5
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pp.611-616
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2008
Error correcting codes (ECCs) are commonly used to protect against the soft errors. Single error correcting and double error detecting (SEC-DED) codes are generally used for this purpose. The proposed approach in this paper selectively reduced power consumption, delay, and area in single-error correcting, double error-detecting checker circuits that perform memory error correction. The multi-objective genetic algorithm is employed to solve the non -linear optimization problem. The proposed method allows that user can choose one of different non-dominated solutions depending on which consideration is important among them. Because we use multi-objective genetic algorithm, we can find various dominated solutions. Therefore, we can choose the ECC according to the important factor of the power, delay and area. The method is applied to odd-column weight Hsiao code which is well- known ECC code and experiments were performed to show the performance of the proposed method.
International Journal of Aerospace System Engineering
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v.2
no.2
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pp.29-33
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2015
The multidisciplinary design optimization (MDO) of a launch vehicle (LV) with a hybrid rocket engine (HRE) was carried out to investigate the ability of an HRE for a single-stage LV. The non-dominated sorting genetic algorithm-II (NSGA-II) was employed to solve two design problems. The design problems were formulated as two-objective cases involving maximization of the downrange distance over the target flight altitude and minimization of the gross weight, for two target altitudes: 50.0 km and 100.0 km. Each objective function was empirically estimated. Several non-dominated solutions were obtained using the NSGA-II for each design problem, and in each case, a trade-off was observed between the two objective functions. The results for the two design problem indicate that economical performance of the LV is limited with the HRE in terms of the maximum downrange distances achievable. The LV geometries determined from the non-dominated solutions were examined.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.38A
no.11
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pp.938-943
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2013
In this paper, we propose a transmission parameter optimization scheme based on genetic algorithm for dynamic spectrum access systems. Specifically, we represent a multiple objective fitness function as a weighted sum of single objective fitness functions to optimize transmission parameters, and then, obtain optimized transmission parameters based on genetic algorithm for given transmission scenarios. From numerical results, we confirm that the transmission parameters are well optimized by using the proposed optimization scheme.
Staggered dimples printed on opposite walls of an internal cooling channel are formulated numerically and optimized to enhance heat transfer performance. Nusselt number and friction factor based objectives are considered and a weighted average surrogate model is used to approximate the data generated by numerical simulation. The dimpled channel shape is defined by three geometric design variables, and the design point within design space are selected using Latin hypercube sampling. A weighted-sum method for multi-objective optimization is applied to integrate multiple objectives into a single objective. By the optimization, the objective function value is improved largely and heat transfer rate is increase much higher than pressure loss increase due to shape deformation. Channel with vertically non-symmetric optimum dimples is tested and found that the best appears if dimples on opposite wall are displaced by one quarter of dimple spacing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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