사용 조건을 고려한 머플러의 신뢰성 기반 최적 설계
- 주제(키워드) 머플러 , 위상 최적 설계 , 신뢰성 기반 설계
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이진우
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000030112
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본연구 에서는 목표 음향 성능을 만족 하는 신뢰성 해석 기반 머플러 설계 기법을 제시한다 . 머플러가 사용되는 사용 조건에 따라 변화할 수 있는 소음 주파수와 온도를 확률 변수로 선정하여 단순 확장방 머플러의 유한 요소 모델에 대해 신뢰성 기반 음향 해석을 수행하고 신뢰성 기반 음향 위상 최적 설계 문제를 정식화 한다. 해석 모델은 설계 영역과 비 설계 영역으로 나누어지고 , 설계 영역 내부의 각 유한 요소에 부여되는 설계 변수는 0 부터 1 까지 연속적으로 변화한다 . 해당 유한 요소의 물성치는 설계 변수의 함수인 보 간 함수에 의해 결정되고 , 설계 변수가 0 이되면 그 요소는공기의 물성을 갖게 되고 , 설계 변수가 1 이 되면 음향학적 강체의 물성을 갖게 된다 . 음향학적 강체 요소가 모여서 형성된 격벽 partition) 의 부피를 목적 함수로 선정하고 사용 조건에서 음향 성능의 신뢰도가 허용하는 값 이상이 되도록 제한한 다 정식화한 설계 문제의 해는 구배 기반 최적 화 알고리즘인 MMA(Method of moving asymptotes) 알고리즘을 사용 하여 얻는다 . 다양한 설계 조건에 대한 최적 설계 결과를 얻고 , 이를 전통적인 위상 최적화 기반 머플러 설계 기법과 비교한다 . 본 연구에서 제시한 머플러 설계 기법 으로 제작한 머플러의 소음 저감 특성은 실험으로 입증한다.
more목차
제１장 서론 1
1.1. 연구 배경 1
1.2. 연구 목표 및 방법 3
제２장 신뢰성 기반 음향 해석 6
2.1. 신뢰성 기반 음향 설계를 위한 머플러 모델 6
2.2. 결정론적 설계 방법을 이용한 머플러 설계 12
2.3. 설계된 머플러의 음향 성능의 신뢰도 21
2.4. 안전 계수를 고려한 음향 설계 25
제３장 신뢰성 기반 음향 설계 30
3.1. 설계 문제 정식화 30
3.2. 문제 해결 전략 31
3.3. 민감도 해석 36
3.4. 신뢰성 기반 음향 최적 설계 과정 39
3.5. 신뢰성 기반 음향 최적 설계 결과 50
제４장 설계 조건에 따른 최적 설계 결과 67
4.1. 넓은 사용 영역을 위한 설계 67
4.2. 평균 온도 변화에 따른 최적 설계 결과 75
4.3. 평균 소음 주파수의 변화에 따른 최적 설계 결과 84
제５장 다양한 머플러 모델에 대한 신뢰성 기반 최적 설계 기법 적용 92
5.1. 축 대칭 머플러 모델의 최적 설계 92
5.2. 입/출구가 동일 선상에 존재하지 않는 모델 1 103
5.3. 입/출구가 동일 선상에 존재하지 않는 모델 2 111
제６장 실험적 검증 118
6.1. 등가 온도 머플러 모델 118
6.2. 실험 장비 설정 및 결과 119
제７장 결론 122
