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베이지안 확률기법을 이용한 당량비 오차분석에 관한 연구
안중기(Joongki Ahn),박익수(Ik Soo Park),이호일(Ho-il Lee) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
엔진 당량비의 제어오차가 요구범위를 불만족할 확률을 분석하였다. 당량비의 제어오차는 무작위 불확실요소와 인식론적 불확실요소로부터 동시에 영향을 받는다. 무작위 불확실요소는 일반적으로 확률분포가 주어지므로 민감도 기반의 신뢰성 해석기법을 이용해 쉽게 해석이 가능하다. 확률분포를 알기 어려운 인식론적 불확실요소를 다루기 위해서는 새로운 접근법이 필요하다. 무작위 불확실요소에 대한 신뢰성 해석결과를 베이지안 추론에 이용함으로서 엔진 당량비의 제어오차가 요구범위를 불만족할 확률에 대한 확률분포를 구할 수 있었다. 이러한 접근은 무작위 불확실요소와 인식론적 불확실 요소가 동시에 존재하는 대부분의 공학시스템 해석에 유용하게 사용될 수 있다. This paper analyzes the probability of fail for the equivalence ratio error. The control error of equivalence ratio is affected by both aleatory and epistemic uncertainties. Generally, the reliability analysis techniques are easily incorporated to handle aleatory uncertainty. On the other hand, the epistemic uncertainty requires a new approach since it does not provides uncertainty distribution. Bayesian inference incorporates the result of reliability analysis to handle both uncertainties. The result gives the distribution of failure probability that equivalence ratio does not meet requirement. This technique can be useful to analyze most of engineering systems where both aleatory and epistemic uncertainties exist simultaneously.
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안중기(Joongki Ahn),이창혁(Changhyuk Lee),최진(Jin Choi),변종렬(Jongryul Byun) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.5
이 논문은 이중모드 램제트의 천이특성 모델링 기법을 연구한 내용을 담고 있다. 준 1차원 방정식을 이용하여 램모드에서 스크램모드로 천이특성을 시뮬레이션 하였다. 천이특성 모델링에서 어려운 점은 thermal throat부근에서 해를 구하는 부분이다. 이곳에서는 흐름의 질식이 발생하여 흐름속도가 마하 1이 됨에 따라 방정식의 해는 특이상태가 된다. 본 연구에서는 해석적인 방법을 이용하여 마하 1영역에서의 해를 계산하였다. 계산결과, 안정적인 수렴성과 기존 연구결과에 비해 물리적으로 타당한 결과를 확인할 수 있었다. This paper presents the modelling technique of the transition of DMR(Dual Model Ramjet). The transition from ram to scram mode combustion for DMR is studied by a quasi 1-dimensional model. One of the challenges for the simulation of transition is to calculate the properties at the thermal throat. As the flow is choked and becomes Mach 1 at the thermal throat, the solution of equations becomes singular. In this paper, the solution at the sonic point is calculated by analytic way. The results show good convergence and reasonable characteristics at the sonic point.
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구속조건이 있는 문제의 적응 전역최적화 효율 향상에 대한 연구
안중기(Joongki Ahn),이호일(Ho-il Lee),이성만(Sung-Mhan Lee) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.6
본 논문은 Kringing 근사모델이 제공하는 확률정보를 이용하여 순차적으로 전역 최적해를 찾는 내용을 담고 있다. 적응 전역 최적화란 소수의 실험 점으로 구성한 근사모델의 예측 값과 불확실성을 고려하여 다음 실험 점을 찾고, 이를 이용하여 근사모델을 개선함으로써 순차적으로 해를 찾는 방식이다. 본 연구에서는 근사모델에서 도출한 기대값을 이용하여 개선시킬 필요가 없는 구속함수나 목적함수를 식별함으로써 계산효율을 증대시키는 기법을 제안한다. 다음 단계의 후보 실험점이 유용영역의 비활성일 가능성이 있을 경우 또는 목적함수를 개선시킬 가능성이 희박할 경우, 이 점은 근사함수를 개선하는 데 사용하지 않았다. 본 기법을 비선형성이 강한 시험문제에 적용한 결과, 제안하는 기법이 정밀도는 보장하면서 계산 효율을 증대시키는 것을 확인할 수 있었다. This paper addresses the issue of adaptive global optimization using Kriging metamodel known as EGO(Efficient Global Optimization). The algorithm adaptively chooses where to generate subsequent samples based on an explicit trade-off between reduction of global uncertainty and exploration of the region of the interest. A strategy that saves the computational cost by using expectations derived from probabilistic nature of approximate model is proposed. At every iteration, a candidate test point that seems to be feasible/inactive or has little possibility to improve for minimum is identified and excluded from updating approximate models. By doing that the computational cost is saved without loss of accuracy.
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다분야 통합해석 시스템의 효율적인 신뢰성 해석기법 연구
안중기(Joongki Ahn),권장혁(Jang-Hyuk Kwon) 한국항공우주학회 2005 韓國航空宇宙學會誌 Vol.33 No.3
다분야 통합해석 시스템의 신뢰성 해석에 대한 기존의 연구들은 대부분 비선형 최적화 기법을 기반으로 하고 있다. 이들은 다분야 통합최적설계 프레임워크를 이용하여 신뢰성을 직접 해석하기 때문에 효율적인 AFORM기법을 적용하는 것이 불가능하다. 본 논문은 AFORM기법을 적용한 다분야 통합시스템의 순차적 신뢰성 해석기법(SARAM)을 제안한다. 이를 위해 신뢰성 해석과 다분야 통합시스템의 해석(MDA)을 분리하고, 순차적으로 배열하여, 되풀이구조를 가지는 해석구조를 구성하였다. 제안된 방법의 효율성은 계산량, 정확도, 그리고 동시 수행기능의 관점에서 평가하였다. 3개의 다분야 통합시스템 예제를 계산한 결과, 제안된 기법은 정확도를 보장하면서 기존의 방법에 비해 우수한 계산효율을 보였다. Existing methods have performed the reliability analysis using nonlinear optimization techniques. This is mainly due to the fact that they directly apply Multidisciplinary Design Optimization(MDO) frameworks to the reliability analysis formulation. Accordingly, the reliability analysis and the Multidisciplinary Analysis(MDA) are tightly coupled in a single optimizer, which hampers utilizing the recursive and function-approximation based reliability analysis methods such as the Advanced First Order Reliability Method(AFORM). In order to utilize the efficient reliability analysis method under multidisciplinary analysis systems, we propose a new strategy named Sequential Approach on Reliability Analysis under Multidisciplinary analysis systems(SARAM). In this approach, the reliability analysis and the MDA are decomposed and arranged in a sequential manner, making a recursive loop. The efficiency of the SARAM method was verified using three illustrative examples taken from the literatures. Compared with existing methods, it showed the least number of subsystem analyses over other methods while maintaining accuracy.
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안중기(Joongki Ahn),김수환(Suhwan Kim),권장혁(Jang Kyuk Kwon) 한국전산유체공학회 2004 한국전산유체공학회 학술대회논문집 Vol.2004 No.-
This study presents results of aerodynamic wing optimization under uncertainties. To consider uncertainties, an alternative strategy for reliability-based design optimization(RBDO) is developed. The strategy utilizes a single loop algorithm and a sequential approximation optimization(SAO) technique. The SAO strategy relies on the trust region-SQP framework which validates approximated functions at every iteration. Further improvement in computational efficiency is achieved by applying the same sensitivity of limit state functions in the reliability analysis and in the equivalent deterministic constraint calculation. The framework is examined by solving an analytical test problem to show that the proposed framework has the computational efficiency over existing methods. The proposed strategy enables exploiting the RBDO technique in aerodynamic design. For the aerodynamic wing design problem, the solution converges to the reliable point satisfying the probabilistic constraints
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추진체계 개념설계단계에서 불확실성 고려방법에 대한 연구
안중기(Joongki Ahn),엄기인(Ki-in Um),이호일(Ho-il Lee) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5
고속추진체계의 시험평가에는 많은 비용과 시간이 필요하므로 시험자료의 양은 항상 부족하고, 설사 있더라도 지상시험 환경이 실제 비행조건과 일치하는 경우가 드물다. 이러한 이유로 설계자들은 설계결과에 대한 불확실성을 정량적인 확률로 제시하는데 어려움을 가지고 있다. 본 논문에서는 Evidence 기법을 이용하여, 시험자료 대신 개발자들의 경험과 공학적인 지식을 바탕으로 불확실성을 모델링하는 방법을 연구하였다. 연소효율은 이중연소램제트 엔진의 초기설계단계에서 가장 예측하기 어려운 변수중의 하나이다. 유사분야의 경험을 가진 설계자들이 이 값을 제시하는 것으로 가정하여 이중연소램제트 엔진의 설계결과에 대한 불확실성을 산출하였다. 나아가 흡입구와 연소기 출구면적으로 설계변수로, 추력성능과 thermal choking의 가능성을 제약함수로 하는 신뢰성 최적설계를 수행함으로써 시스템의 안전성을 확보하면서 최적의 성능을 얻을 수 있는 설계기법을 탐색하였다. At the early stage of the development of high speed propulsion systems, the designers suffer from the lack of both the quantity and the quality of test data. In that situation, the associated uncertainties could not be modeled as probabilistic distribution since probabilistic modelling requires large amount of data. In this paper, instead, the information provided by experts based on their experience and engineering knowledge was used to model uncertainty using the evidence theory. In designing the DCR(Dual Combustion Ramjet) engine, the combustion efficiencies, not well understood and little data existing, are assumed to have been provided by experts. And the uncertainties are quantified by Evidence theory. The quantified uncertainties are incorporated into the optimization. The design variables, area of inlet and area of combustor exit, have been found while satisfying reliability margins of thrust and thermal choking. The results show a reasonable design of the engine under the uncertain circumstances.
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