사용 조건을 고려한 머플러의 신뢰성 기반 최적 설계

Abstract

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.