応用機械工学ジャーナル

概要

NSGA-II と ANN を使用した 2 次元熱伝達フィンの多目的最適化

MM ガーナディ アラブ、モーセン ハジャブドラヒ、ハッサン ハジャブドラヒ

フィン内の2次元熱伝達を許容可能な精度でモデル化し、最適化しました。フィンの形状を推定するためにベジェ曲線を使用しました。人工ニューラルネットワークと組み合わせた有限体積法を開発し、フィン効率と熱伝達率についてそれぞれ-1.5%～+1%と±0.5%の精度でフィンを通る温度分布を予測しました。ベジェ曲線の4つの制御点の位置は設計変数と見なされました。次に、高速でエリートな非優位ソート遺伝的アルゴリズム(NSGA-II)を適用して、2つの目的関数として最大フィン効率と熱伝達率を見つけました。最適な設計の結果は、「パレート最適解」と呼ばれる複数の最適解のセットでした。フィン効率の最大72パーセントは、熱伝達率が739Wのときに見つかりました。一方、最大熱伝達率は、効率が57パーセントのときに962.3 Wでした。
さらに、2 次元熱伝達の最適結果を 1 次元と比較したところ、フィン効率と熱伝達率が平均 14.7% 低下し、1 次元モデリングの欠陥が明らかになりました。2 番目のケース スタディでは、熱伝達率とフィン表面積を 2 つの目的関数としてパレート フロントを導出しました。フィン効率を目的関数とした場合の最適フィン構成の結果は、フィン表面積を目的関数とした場合の結果と同じであることが確認されました。