Development of advanced global topology optimization methods and investigation of topologies of vertical axis wind turbines
| Project/Area Number |
19K04138
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18030:Design engineering-related
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
Yamazaki Wataru 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (50598696)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 最適設計 / 応答曲面法 / 次元削減 / 機械学習 / 垂直軸型風車 / 次元削減技術 / 数値流体力学 / 高次元設計空間 / ダリウス型風車 / 翼端板 / Kriging応答曲面法 / 固有直交分解 / 設計工学 / 形態最適化 / 風車 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では任意の実設計問題に適用可能なトポロジー（形態）最適化手法を確立することを目的とする。トポロジー最適化では革新的な新規形態を自動的に得る事ができる特長があるが、従来手法は汎用的でなく局所探索的な最適設計手法であり、これに代わる汎用的かつ大域的なトポロジー最適設計手法の開発を行う。トポロジー最適化において生じる大規模次元の設計変数空間の問題を、その設計変数空間の低次元化及び分割により乗り越える事で、許容できる設計コストの範囲に収まる手法の提案を行う。提案する手法は垂直軸型小型風車の設計問題に適用しその有効性を検証し、これまでに提案されている各種有望形態との比較・考察も行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this research subject, efficient global optimization methods for high-dimensional design variables space were proposed by utilizing dimension reduction technologies and/or machine learning technologies. The effectiveness of the proposed methods has been demonstrated in this research. The aerodynamic design problems of vertical axis wind turbines were investigated, and then optimal designs of its wingtip plate and of its blade wing were obtained. From the optimization results, useful design knowledge for improving the performance of vertical axis wind turbines could be extracted.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究成果の意義として、大規模次元の最適設計問題を効率的に解くための手法を提案できたため、複雑な形状・形態の設計を短期間で効率的に実施する事が可能になったと言える。また、垂直軸型風車の最適設計を実施し、その性能向上に対する重要な設計因子を検討・考察することができたため、より発電効率の高い垂直軸型風車の設計指針を明らかにする事ができた。
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Report
(4 results)
Research Products
(19 results)
