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매니폴드 데이터 증강기법 기반의 딥러닝 방법론을 적용한 축소 모델 개발 KCI 등재

Development of a Reduced Order Model using a Deep Learning-based Manifold-Augmented Approach

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/437914
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한국전산구조공학회 논문집 (Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea)
한국전산구조공학회 (Computational Structural Engineering Institute of Korea)
초록

본 논문에서는 저 레이놀즈 수 영역에서 에어포일의 공기역학적 성능을 예측하기 위한 딥러닝 기반의 축소 모델을 제시하였다. 딥 러닝 기반 축소 모델에서 CFD 해석 결과의 높은 차원의 데이터를 효율적으로 다루기 위해 변이형 오토인코더를 결합한 합성곱 신경 망을 적용하였다. 부호화 거리 함수를 통해 에어포일의 형상과 유동 조건을 이미지 데이터화 하고, 이에 대해 합성곱 신경망을 매개변 수화 하였다. 또한, 전산유체역학 해석의 계산 비용으로 인한 부족한 훈련 데이터를 극복하기 위해 투영 기반의 비선형 매니폴드 데이 터 증강기법을 개발하였다. NACA 4계열 에어포일은 해석 예제로 고려하여 제안하는 프레임워크의 내삽과 외삽 정확도를 평가하였 으며 매니폴드 데이터 증강기법을 적용하여 프레임워크의 정확도 향상을 확인하였다.

This study presents a deep learning-based framework to predict the aerodynamic performance of low Reynolds number airfoils. The framework employs a convolutional neural network (CNN) combined with a variational autoencoder (VAE) to efficiently handle large datasets. Moreover, the signed distance function is used as the network input to represent the airfoil configuration in the image data and parameterize the CNN. A novel generative model based on projection-based manifold learning is proposed to overcome the data mining limitation of computational fluid dynamics which may incur significant computational costs. The interpolation and extrapolation accuracy of the proposed framework is evaluated using the NACA 4-digit airfoil configuration.The results show improved accuracy via data augmentation performed by the proposed generative model.

목차
Abstract
1. 서 론
2. 본 론
    2.1 문제 정의
    2.2 딥러닝 기반 축소 모델
    2.3 매니폴드 데이터 증강기법
    2.4 데이터 증강기법을 적용한 축소 모델
    2.4. 수치 해석 결과
3. 결 론
감사의 글
References
요 지
저자
  • 천성우(전북대학교 항공우주공학과 박사과정) | Seongwoo Cheon (Graduate Student, Department of Aeropsace Engineering, Jeonbuk National University, Jeonju, 54896, Korea)
  • 김혜진(전북대학교 항공우주공학과 석박사통합과정) | Hyejin Kim (Graduate Student, Department of Aeropsace Engineering, Jeonbuk National University, Jeonju, 54896, Korea)
  • 류석희(경상국립대학교 기계항공공학부 연구원, 국방기술품질원 품질기획실 연구원) | Seokhee Ryu (Researcher, Department of Mechanical Aerospace Engineering, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea, Researcher, Quality Planning Team, Defense Agency of Technology and Quality, Jinju, 52851, Korea)
  • 조해성(전북대학교 항공우주공학과 부교수) | Haeseong Cho (Asosociate Professor, Department of Aeropsace Engineering, Jeonbuk National University, Jeonju, 54896, Korea) Corresponding author
  • 이학진(경상국립대학교 기계항공공학부 부교수) | Hakjin Lee (Associate Professor, Department of Mechanical Aerospace Engineering, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea)