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Optimization using fast evolutionary type genetic algorithm for CFD analysis

Research Project

Project/Area Number 18K04470
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 23020:Architectural environment and building equipment-related
Research InstitutionOsaka Institute of Technology

Principal Investigator

KONO Ryohei  大阪工業大学, 工学部, 准教授 (90572222)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 桃井 良尚  福井大学, 学術研究院工学系部門, 講師 (40506870)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords遺伝的アルゴリズム / CFD / 随伴変数法 / 逆解析 / 探査効率向上 / CFD解析 / 通風開口 / 最適配置 / 建物周辺気流 / 形状最適化 / 最適化 / 住宅設計
Outline of Final Research Achievements

In this study, a method is proposed to apply the adjoined variable method instead of the conventional "crossover" for GA that treats CFD analysis as an evaluation function. From the adjoined variable method that can calculate the gradients of all design variables in one analysis, a gene sequence (design variable) with a high possibility is created. By always adopting a gene sequence that will be even better than the best gene sequence of each generation as a competitor, it is tried to reach the optimum solution with a smaller number of generations than conventional GA. The proposed method was applied to the following two points. At the same time, a basic study on the contingent variable method is also conducted.
I. "Optimization of obstacle placement for the purpose of reducing strong winds outdoors"
Ⅱ. "Optimization of opening arrangement for the purpose of improving ventilation performance indoors"

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

複数のGAロジックを試行した結果、設計変数の変化に対する物理量変化(勾配)の比を算出可能な随伴変数法を用いて交叉解を生成した場合では、最適解到達世代数が減少して探査効率が向上した点を示したことに学術的意義がある。併せて、随伴変数法は現状の解に近い局所的最適解を導く手法であるが、GAの一部として用いることで大局的最適解の導出に寄与することが可能となる点にも学術的意義がある。
また、GAの高速化が可能となることで、実設計においても従来では考えられないケース数の計算を実行した場合と同等の最適解の算出が可能となり、新たな「Computational Design」の実現が可能となる点に社会的意義がある。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2021 2020 2019

All Presentation (8 results)

  • [Presentation] 通風を考慮した実住宅群の配置・形状計画に関する逆解析の適用2021

    • Author(s)
      中村厚太 河野良坪 中川純 深和佑太
    • Organizer
      日本建築学会 近畿支部研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 随伴変数法に 基づく 逆解析を用いた モーメンタム法の体積力付与量の調整法2021

    • Author(s)
      中村 厚太 河野 良坪 桃井 良尚 石田 修 池島 薫 桃瀬 一成 平木 康
    • Organizer
      日本建築学会大会(東海)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 室内換気効率の向上を目的とした流入流出面の最適配置2020

    • Author(s)
      佐藤貴紀、福本拓人、河野良坪、桃井良尚、中川 純、池島薫、桃瀬一成
    • Organizer
      日本建築学会近畿支部研究発表会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 逆解析を用いた高速進化型遺伝的アルゴリズムの開発 換気効率を考慮した開口配置に関する最適解探査効率の向上2020

    • Author(s)
      中村厚太、福本拓人、河野良坪、桃井良尚、中川純、池島薫、桃瀬一成
    • Organizer
      日本建築学会大会[関東]
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 室内換気効率の向上を目的とした 逆解析による 流入流出面の最適配置2020

    • Author(s)
      佐藤貴紀、福本拓人、河野良坪、桃井良尚、中川純、池島薫、桃瀬一成
    • Organizer
      日本建築学会大会[関東]
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 逆解析を用いた高速進化型遺伝的アルゴリズムの開発 風速低減を目的とした2つの障害物配置のGA探査効率に関する検討2019

    • Author(s)
      河野 良坪、長谷川 翔也、杉山 侑司、中川 純、桃井 良尚
    • Organizer
      日本建築学会近畿支部研究発表会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 逆解析を用いた高速進化型遺伝的アルゴリズムの開発 風速低減を目的とした2つの障害物配置GA探査効率に関する検討2019

    • Author(s)
      井森 亮太、長谷川 翔也、河野 良坪、杉山 侑司、中川 純、桃井 良尚
    • Organizer
      日本建築学会大会[北陸]
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 逆解析を用いた建物形状の自動最適化 (第1報)ファサード近傍 の風速向上に関する検討2019

    • Author(s)
      長谷川 翔也、河野 良坪、中川 純、桃井 良尚
    • Organizer
      日本建築学会大会[北陸]
    • Related Report
      2018 Research-status Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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