Optimum design method for a new smart power generation system utilizing its flexibility

利用其灵活性的新型智能发电系统的优化设计方法

• 批准号: 24760119
• 负责人: YAMADA Takayuki
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-24760119/
• 关键词: トポロジー最適化; 最適設計; 計算力学; 随伴変数法; レベルセット法; 感度解析; マルチフィジクス解析; 設計工学; 粒子法; 格子ボルツマン法; 構造最適化; LBM; 反応拡散方程式

The objective of the research is maximizing energy efficiency in several fluid devices utilizing optimization method. That is, this research proposes an optimum design method for multi physics fluid devices based on our proposed topology optimization method and level set method. In order to easily extend to complex and large scale problems, the Lattice Boltzmann Method is used as a solver for fluid dynamics problem. The design sensitivity for updating the design variable is derived based on the continuum Boltzmann equation and adjoint variable method. The proposed sensitivity analysis is free from complex matrix calculation. In addition, topology optimization method considering geometrical nonlinearity is constructed using a particle method. Several numerical examples for fluid dynamics problem and multi physics problems are provided to confirm the validity and utility of the proposed topology optimization method.

研究的目标是利用优化方法在几种流体设备中最大化能量效率。本研究将拓扑优化方法与水平集方法相结合，提出了一种多物理场流体装置的优化设计方法。为了方便地扩展到复杂的大规模问题，采用格子玻尔兹曼方法作为流体动力学问题的求解器。基于连续介质玻尔兹曼方程和伴随变量法，推导了设计变量更新时的设计灵敏度。所提出的灵敏度分析是从复杂的矩阵计算。此外，还利用粒子法构造了考虑几何非线性的拓扑优化方法。流体力学问题和多物理问题的数值算例验证了该拓扑优化方法的有效性和实用性。

项目成果

流量制約を考慮した非圧縮粘性流れのレベルセット法に基づくトポロジー最適化

考虑流动约束的不可压缩粘性流基于水平集法的拓扑优化

• 发表时间: 2013
• 作者: 今井祐介;守屋翔悟;平岡弘之;川原田寛;川原田 寛;久保世志,矢地謙太郎,山田崇恭,泉井一浩,西脇眞二
• 通讯作者: 久保世志,矢地謙太郎,山田崇恭,泉井一浩,西脇眞二

Level set based topology optimization of switching fluidic device for incompressible viscous flow

基于水平集的不可压缩粘性流开关流体装置拓扑优化

• 发表时间: 2013
• 作者: Kubo;S.;Yaji;K.;Yamada;T.;Izui;K.;Nishiwaki;S.
• 通讯作者: S.

非圧縮性流体を対象としたレベルセット法に基づくトポロジー最適化

基于水平集法的不可压缩流体拓扑优化

• 发表时间: 2012
• 作者: Yuma Fukushima;Takashi Misaka;Shigeru Obayashi;Daisuke Sasaki;Kazuhiro Nakahashi;矢地謙太郎,山田崇恭,泉井一浩,西脇眞二
• 通讯作者: 矢地謙太郎,山田崇恭,泉井一浩,西脇眞二

Lattice Kineticスキームを用いた最適流路設計におけるレベルセット法に基づくトポロジー最適化

晶格动力学优化流路设计中基于水平集方法的拓扑优化

• 发表时间: 2013
• 作者: 今井祐介;平岡弘之;川原田寛;茅原崇徳，和泉大樹，瀬尾明彦;Kazuhiro Nakashima;矢地謙太郎,山田崇恭,吉野正人,松本敏郎,泉井一浩,西脇眞二
• 通讯作者: 矢地謙太郎,山田崇恭,吉野正人,松本敏郎,泉井一浩,西脇眞二

Flow rate constrained topology optimization of manifold with level set-based boundary representation

基于水平集边界表示的流形流量约束拓扑优化

• 发表时间: 2013
• 作者: Kubo;S.;Yaji;K.;Yamada;T.;Izui;K.;Nishiwaki;S.
• 通讯作者: S.