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.

研究的目的是利用优化方法最大限度地提高多种流体设备的能源效率。也就是说，本研究基于我们提出的拓扑优化方法和水平集方法提出了多物理流体装置的优化设计方法。为了轻松扩展到复杂和大规模的问题，格子玻尔兹曼方法被用作流体动力学问题的求解器。基于连续玻尔兹曼方程和伴随变量法推导了更新设计变量的设计灵敏度。所提出的敏感性分析无需复杂的矩阵计算。此外，利用粒子法构建了考虑几何非线性的拓扑优化方法。提供了流体动力学问题和多物理问题的几个数值例子，以证实所提出的拓扑优化方法的有效性和实用性。

项目成果

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.

最小二乗近似に基づく粒子法を用いたトポロジー最適化に関する考察

基于最小二乘近似的粒子法拓扑优化的思考

• 发表时间: 2013
• 作者: 北川晃祥;山田崇恭;泉井一浩;西脇眞二;柴田和也
• 通讯作者: 柴田和也

Level set-based topology optimization method for viscous flow using Lattice Boltzmann Method

使用格子玻尔兹曼法的基于水平集的粘性流拓扑优化方法

• 发表时间: 2013
• 作者: Yaji; K.; Yamada; T.; Yoshino; M.; Matsumoto; 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: 矢地謙太郎;山田崇恭;泉井一浩;西脇眞二
• 通讯作者: 西脇眞二

格子運動論スキームを用いたレベルセット法に基づくトポロジー最適化

基于晶格动力学格式的水平集方法的拓扑优化

• 发表时间: 2013
• 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
• 通讯作者: 西脇眞二