이중 오리피스 연료 노즐 최적설계

임오강,최은호,김성섭,Lim, O-Kaung,Choi, Eun-Ho,Kim, Sung-Sub 한국전산구조공학회 2007 한국전산구조공학회논문집 Vol.20 No.4

가스터빈에서 연료 분무 노즐은 연소 특성에 영향을 미치는 중요한 부품이다. 스월 분무 장치를 설계하기 위하여 유량과 분무액적 평균 직경을 설계변수로 정하고 연료 분무 노즐의 최적화를 수행하였다. 설계변수는 이중 노즐의 실험값들을 비교하여 중요한 영향을 미치는 변수로 선정하였다. 민감도는 유량과 분무액적 평균 직경의 변화에 따른 값을 사용하였다. 이중 오리피스형 스월 분무장치의 형상 최적설계를 통하여 유량의 미립화를 높이도록 연구하였다. 최적설계를 위하여 실험 계획법을 이용하였으며, 영향을 적게 미치는 설계변수들은 설계대상에서 제외하였다. 분무 노즐의 분무액적 평균 직경을 사용한 결과는 Jasuja의 액적 평균 이론을 이용하여 도출된 결과와 유사함을 알 수 있었다. 연구 결과는 이중 오리피스형스월 분무장치와 이와 비슷한 종류의 노즐 최적화를 위한 특성을 파악하고 최적의 유량과 허용 공차를 제시하였다. Fuel spray nozzle has a critical effect on combustion characteristics. Mass flow rate and SMD(sauter mean diameter) were selected as design variables by using the experiment data of various types of duplex fuel nozzles for the swirl atomizers. The sensitivity of each design variable on the mass flow rate and SMD was analyzed and the uniformity of mass flow rate was investigated through the shape optimization of duel-orifice-type swirl atomizers. The design variables that have a little effect on the optimum design were excluded using the DOE(design of experiments) method, which enabled the optimization of sensitive design variables on mass flow rate and limit tolerance. The SMD of the research spray nozzle that was used in this study was found to be most similar to that of the calculation results using the Jasuja's SMD relationship. This study showed the specific characteristics of duel orifice type swirl atomizers and the optimization of these kinds of nozzle. This study provided the optimization design of mass flow rate and its allowable tolerance.

인터넷 기반 근사 형상최적설계의 분산처리

임오강,최은호,김우현,Lim, O-Kaung,Choi, Eun-Ho,Kim, Woo-Hyun 한국전산구조공학회 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.4

대형 구조물에 대한 최적설계를 고려할 때 구조해석에 많은 시간과 노력이 소비된다. 한대의 개인용 컴퓨터에 의한 대형 구조물의 구조해석은 대용량의 기억장치와 많은 계산시간이 요구되므로 반복적 해석이 필요한 대형 구조물의 설계에 효율적으로 이용되기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제의 대안으로 인터넷이 연결된 다수의 개인용 컴퓨터들로 고성능 병렬연산시스템을 구성하여 구조해석을 분산 처리하여 계산시간을 절감하였다. 아울러 반응표면의 근사를 위해 요구되는 구조해석을 상용 구조해석 어플리케이션으로 해결할 수 있다면 상용성이 확보되어 일반 구조물에 대하여도 반응표면법을 이용한 최적설계를 수행할 수 있을 것이다. Optimum design for general or complex structures are required to the need of many numbers of structural analyses. However, current computational environment with single processor is not capable of generating a high-level efficiency in structural analysis and design process for complex structures. In this paper, a virtual parallel computing system communicated by an internet of personal computers and workstation is constructed. In addition, a routine executing Pro/E, ANSYS and optimization algorithm automatically are adopted in the distributed process technique of sequential approximate optimization for the purpose of enhancing the flexibility of application to general structures. By employing the distributed processing technique during structural analysis using commercial application, total calculation time could be reduced, which will enhance the applicability of the proposed technique to the general complex structures.

전투차량체계의 개념탐색을 위한 화력성능분석

임오강,최은호,류재봉,Lim, O-Kaung,Choi, Eun-Ho,Ryoo, Jae-Bong 한국전산구조공학회 2009 한국전산구조공학회논문집 Vol.22 No.3

개념설계단계에서 전투차량은 크게 화력성능, 기동성능과 체계의 물리적 특성으로 나누어진다. 본 연구에서는 전투차량체계를 구성하는 3가지 특성 중 화력성능의 최적화로 제한한다. 체계의 개념설계 단계에서 화력성능에 영향을 미치는 주요 인자로 파괴효과에 직접적인 영향을 주는 탄의 중량과 원거리 사격을 고려한 최대사거리를 분석대상으로 선정하였다. 최대 사거리 분석을 위하여 강내탄도와 강외탄도해석은 질량 집중 모델, Le Duc모델과 질점탄도모델을 사용하여 분석하였다. 실험계획법과 회귀분석으로 반응표면식을 구성하고 선정된 인자를 반응표면법으로 최적화하였다. At the stage conceptual design, combat vehicle is classified into three general categories of fire power, mobility and physical properties of system. The present research is restricted to fire power and its optimization. At the stage of conceptual designing of system, it is appropriate to consider major variables affecting fire power - including the weight of bullet, which exerts a direct influence on destroying effect, maximum range which takes long range firing in consideration. To estimate the maximum firing range, a simple interior ballistic and an exterior ballistic model were built by using the lumped parameter method, Le Duc method and point mass trajectory model. Design of experiment and regression analysis was used to derive simulations of fire power. Finally, response surface models were built and design variables were analyzed.

표준편차의 변동을 고려한 신뢰성 최적설계

임오강,김형욱,최은호,Lim, O-Kaung,Kim, Hyung-Wook,Choi, Eun-Ho 한국전산구조공학회 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.5

확정론적 최적설계에서는 설계변수의 변동이나 불확실성 등을 최적화 과정에서 고려하지 않는다. 신뢰성 최적설계는 설계변수의 임의성을 체계적인 확률 및 통계이론을 적용하여 생산품의 안정성을 보다 정밀하고 합리적으로 다룬다. 본 논문에서 설계변수를 확률변수로 취급하여 실제 제작시의 제작오차를 고려한 표준편차를 주었으며, 설계변수의 평균에 대한 표준편차를 기존의 고정된 값을 사용하지 앉고 평균과 표준편차의 관계가 오목함수로 나타나도록 하였다 즉, 설계변수의 평균이 달라짐에 따라 표준편차도 변동계수만큼 변하도록 하였다. 신뢰성해석은 불변 2차 모멘트 방법을 이용하고 신뢰성을 구하는 방법은 신뢰도 지수 접근방법의 개선된 일계 2차 모멘트 방법을 이용하여 신뢰성을 구하였다. 두 가지 예제를 통해 확정론적 최적설계, 신뢰성 최적설계와 표준편차의 변동을 고려한 신뢰성 최적설계의 값을 비교하였다. Deterministic design optimization (DO) does not explicitly deal with a variety of factors from inherent randomness and uncertainties. Reliability based design optimization(RBDO) is necessary to use in engineering systems in order to guarantee quality and performance of product. In this paper, design variables are considered as random variables. Standard deviation according to change of design variables have changed as much as coefficient of variation. And, if the standard deviation is error of manufacturing, standard deviation-mean relation is concave form. We obtain reliability index using advanced first order second moment method(AFOSM). This paper is examined by solving two examples and the results are compares with DO, RBDO and suggested RBDO.

고유진동수를 고려한 박판 구조물의 보강재 최적설계

임오강,정승환,최은호,김대우,Lim O-Kaung,Jeong Seung-Hwan,Choi Eun-Ho,Kim Dae-Woo 한국전산구조공학회 2006 한국전산구조공학회논문집 Vol.19 No.2

박판 구조물은 자동차를 비롯하여 항공기, 인공위성, 선박 등의 운송 수단과 건축물의 돔과 같이 효율적으로 활용되어지고 있으며 동시에 경량화를 필요로 하는 경우 널리 사용되는 구조물이다. 엔진, 변속기 등의 회전체의 부품을 보호하는 박판 구조물인 자동차 후드에서의 새로운 보강재 형상을 제시하였다. 자동차 후드는 엔진 룸에 장착되어 있는 회전체의 진동 영향을 민감하게 받아 공진현상이 발생할 우려가 있다. 따라서 설계하중을 지지할 강성을 가지며 동적 특성이 고려되어야 한다. 즉, 강성을 유지하면서 공진에 의한 진동도 고려해야 한다. 이는 곧 승차감과 직결된 중요한 문제이다. 그러므로 최적의 강성증대 설계결과를 얻기 위해서는 정적 동적 강성평가와 함께 고유진동수를 고려한 보강재의 최적설계가 도입되어야 한다. 본 연구에서는 고유진동수를 고려한 대표적인 박판 구조물인 자동차 후드의 보강재 위상을 구하고, 도출된 위상에서 보강재의 형상 최적 설계 후 제시된 보강재 단면의 최적 치수를 다구찌 방법을 이용한 직교 배열표상에서의 각 설계변수의 수준과 최적의 설계변수의 조건으로 구하였다. Thin-walled structures are efficiently utilized an automobiles, aircraft, satellite and ship as well as needed light weight simultaneously. This paper presents new shape of automobile hood reinforcement that rotating parts as engine, transmission are protected by thin-walled structures. The automobile hood is concerned about the resonance occurs due to the frequency of the rotating parts. The hood must be designed by supporting the stiffness of design loads and considering the natural frequencies. Hence, it is sustained the stiffness and considered the vibration by resonance. It is deep related to ride. Therefore, the topology, shape and size optimization methods are used to design the automobile hood. Topology technique is applied to determine the layout of a structural component optimum size with maximized natural frequency by volume reduction. In this research, The optimal structure layout of an inner reinforcement of an automobile hood for the natural frequency of a designated mode is obtained by using topology optimization method. The optimum size and the optimum shape are determined by PLBA(Pshenichny-Lim-Belegundu-Arora) algorithm.

열-탄성계를 고려한 엑추에이터 위상 최적설계

임오강,김대우,최은호,Lim, O-Kaung,Kim, Dae-Woo,Choi, Eun-Ho 한국전산구조공학회 2007 한국전산구조공학회논문집 Vol.20 No.6

Topology optimization techniques have been developed as a very efficient design tool and utilized for design engineering processes in many industrial sections during the past decade. And topology optimization has become the focus into structural optimization design up to now. Recently, thermally actuated compliant mechanisms have a wide range of applications. In this research, the thermo-elastic problem is a coupled problem which has to consider heat transfer analysis and structural analysis. Hence, the thermo-elastic problem has to deal with heat transfer material properties and structural material properties at the same time. The numerical examples are presented. From the results, it was shown that in terms of the displacement after optimization. Moreover, this paper compared thermo-system, elastic-system with thermo-elastic system and was shown a good result of topology optimization while thermo-elastic system was used. 위상 최적화 기술은 제품의 초기단계의 개념설계에 유용한 기술이며, 주로 구조물의 탄성을 고려한 분야를 중심으로 개발되었다. 그러나 일반적인 기계의 정밀도가 향상됨에 따라 열적인 영향을 함께 고려할 경우가 많아지게 되어, 열과 탄성계를 동시에 고려하는 위상 최적설계가 필요하다. 본 연구에서 균질화법을 이용하여 열-탄성계를 고려한 위상 최적설계를 해석하였다. 열-탄성 문제에서는 열전달 해석과 구조해석을 고려하는 문제이므로 열전달 재료 물성치와 구조 재료 물성치를 함께 사용하였다. 가동에너지를 기계적인 변위 또는 응력으로 변환하는 트랜스듀서인 액츄에이터의 설계에 적용하였으며, 열계와 탄성계 그리고 열-탄성계를 동시에 해석한 설계 결과를 얻었다. 얻어진 각각의 결과를 동일한 하중조건으로 재해석한 결과, 열-탄성계를 고려하였을 경우가 각각의 계를 고려했을 경우보다 개선된 성능을 가진다.

냉장고 부품 설계 효율화를 위한 3D CAD 템플릿 구축

임오강,박삼규,최은호,Lim, O-Kaung,Park, Sam-Kyu,Choi, Eun-Ho 한국전산구조공학회 2009 한국전산구조공학회논문집 Vol.22 No.3

최근 기업에서는 설계 기간을 단축하기 위하여 기존의 CAD시스템들의 기능을 기업의 목적에 맞게 수정할 수 있는 커스터마이징 기술이 요구되고 있다. 이에 대부분의 상용 CAD시스템 개발회사들은 일련의 반복된 작업을 자동으로 수행할 수 있게 해주는 매크로나 외부 프로그램을 작성할 수 있도록 API를 제공하고 있다. 본 논문은 지식기반의 제품개발 체계를 구축하기 위하여 특정 부품의 정형화된 설계 규칙을 3D CAD 템플릿으로 개발하여 특정 모델링을 보다 편리하게 수행할 수 있도록 하는데 목적이 있다. 냉장고의 부품 설계에 요구되는 관련 수식, 데이터 및 설계지식을 Unigraphics의 UG/Open API를 이용하여 프로그램화하였고 그 개발사례를 제시하였다. 상용 CAD시스템에 연결하여 사용함으로써 설계 검증 및 설계 변경을 제품설계 업무에 효과적으로 적용하였다. In order to reduce the time needed for design, enterprises recently need the customizing technology that can modify the functions of existing CAD systems according to the their purposes. So most of the companies developing commercial CAD system are providing API to make possible the preparation of macro or external programs, which allow automatic performance of a series of repeated tasks. The objective of the present paper is to achieve more convenient carrying out of a particular modeling, by developing 3D CAD template of the standardized engineering rule of the particular model in order to establish a knowledge-based product development system. The formula, data and design knowledge which are required for the designing of the components of refrigerator were made into a program by means of Unigraphics' UG/Open API. And examples of such a development were presented. By using them in connection with commercial CAD system, design verification and modification were efficiently applied to the product design business.

민감도 근사해석법을 이용한 굴삭기 붐의 최적형상설계

임오강,조헌,Lim, O-Kaung,Cho, Heon 대한기계학회 1995 대한기계학회논문집 Vol.19 No.1

Shape optimal design of an excavator boom to minimize weight can be formulated as a nonlinear programming problem with an automesh refinement carried out by using the finite element method. The design variables are the radii and the coordinates of the circle to describe the excavator boundary shape. In addition to the displacement and stress constraints, geometric constraints are imposed such that the nodes cannot cross the certain range. The optimum design is obtained by using the PLBA nonlinear programming code. The sensitivity derivatives are calculated using the semi-analytical scheme. Numerical results of an excavator boom show potential for weight reduction of 4.4%(65.6 kgf) when considering the displacement, stress and geometric constraints.

연속충격을 고려한 발사대 반응특성 해석

임오강(Lim O-Kaung),유완석(Yoo Wan-Suk),최은호(Eun-Ho Ryu),류재봉(Jae-Bong Lee),이창훈(Lee Chang-Hoon),김상근(Kim Sang-Geun) 대한기계학회 2007 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2007 No.5

A three dimensional multibody modeling of a launcher system was developed and dynamic characteristics of the system was carried out. All the components were modeled as rigid bodies, All the components of system, ie; chassis, turret, cage and suspension parts, are modeled as rigid. The force interaction between the ground and tire was modeled as a point contact model. The factors were selected as cause and effect diagram of the MINITAB. To see effect of the stiffness, damping, mass at the launcher system, several cases of suspension parameters were compared and optimal values were selected. The stiffness and the damping coefficient were selected as design variables to minimize the required time for the next fire. The dynamic simulation was carried out using the ADAMS, and the MINITAB was employed for data analysis.

프로젝트 비-부산대 창의융합형 설계교육

임오강(O-Kaung Lim),서영봉(Youngbong Seo),엄지인(Jiin Eom) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.6