Pin fins are imperative in the cooling of turbine blades. The designs of pin fins, therefore, have seen significant research in the past. With the developments in metal additive manufacturing, novel design approaches toward complex geometries are now feasible. To that end, this article presents a Bayesian optimization approach for designing inline pins that can achieve low pressure loss. The pin-fin shape is defined using featurized (parametrized) piecewise cubic splines in 2D. The complexity of the shape is dependent on the number of splines used for the analysis. From a method development perspective, the study is performed using three splines. Owing to this piece-wise modeling, a unique pin fin design is defined using five features. After specifying the design, a computational fluid dynamics-based model is developed that computes the pressure drop during the flow. Bayesian optimization is carried out on a Gaussian processes-based surrogate to obtain an optimal combination of pin-fin features to minimize the pressure drop. The results show that the optimization tends to approach an aerodynamic design leading to low pressure drop corroborating with the existing knowledge. Furthermore, multiple iterations of optimizations are conducted with varying degree of input data. The results reveal that a convergence to similar optimal design is achieved with a minimum of just twenty five initial design-of-experiments data points for the surrogate. Sensitivity analysis shows that the distance between the rows of the pin fins is the most dominant feature influencing the pressure drop. In summary, the newly developed automated framework demonstrates remarkable capabilities in designing pin fins with superior performance characteristics.


翻译:针肋在涡轮叶片冷却中不可或缺,因此其设计方法在过去得到了广泛研究。随着金属增材制造技术的发展,面向复杂几何形状的新型设计方法成为可能。为此,本文提出了一种基于贝叶斯优化的直列式针肋设计方法,旨在实现低压力损失。通过二维参数化分段三次样条对针肋形状进行特征化定义,其复杂度取决于分析所用样条的数量。从方法开发角度,本研究采用三条样条进行建模。基于这种分段建模方式,每个独特的针肋设计由五个特征参数定义。确定设计后,建立基于计算流体力学的模型以计算流动过程中的压降。利用基于高斯过程的代理模型执行贝叶斯优化,获得使压降最小的最优针肋特征组合。结果表明,优化趋向于低压力损失的气动设计,与现有认知相符。此外,采用不同输入数据量进行多次优化迭代,结果显示仅需最少25个初始实验设计数据点即可使代理模型收敛到相似的最优设计。敏感性分析表明,针肋行间距是影响压力降的最关键特征。综上所述,本文开发的自动化框架在具有卓越性能特征的针肋设计方面展现出显著能力。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Core-Elements for Classical Linear Regression
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月17日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
VIP会员
最新内容
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
专知会员服务
0+阅读 · 7分钟前
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
0+阅读 · 30分钟前
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
8+阅读 · 6月10日
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
3+阅读 · 6月10日
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
16+阅读 · 6月10日
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
7+阅读 · 6月10日
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
9+阅读 · 6月10日
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
6+阅读 · 6月10日
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员