bees algorithm
در نشریات گروه مکانیک-
ارتقای عملکرد حرارتی سیستم خنک کننده موتور موشک سوخت مایع یکی از مهم ترین و پیچیده ترین مشکلات در طراحی موتور موشک های نوین در صنایع موشکی می باشد. در پژوهش حاضر، بهینه سازی تک هدفه سیستم خنک کننده محفظه احتراق و نازل یک موتور موشک با سوخت هیدروژن مایع/اکسیژن مایع با تابع هدف ضریب انتقال حرارت کلی و چهار پارامتر طراحی قطر و ضخامت لوله های خنک کننده، شعاع گلوگاه و دبی جرمی هیدروژن مایع (سیال خنک کننده) با استفاده از الگوریتم زنبورعسل (BA) انجام می گردد. در این فرآیند بهینه سازی با تحلیل انتقال حرارت گازهای احتراقی با دیواره های محفظه و با استفاده از الگوریتم بهینه سازی زنبورعسل، حساسیت پارامترهای طراحی در نظر گرفته شده بر تابع هدف ضریب انتقال حرارت کلی با ثابت در نظر گرفتن این پارامترها در محدوده های طراحی و متغیر در نظر گرفتن سایر پارامترها موردبررسی قرارگرفته است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که ضریب انتقال حرارت کلی در فرآیند بهینه سازی سیستم خنک کننده این موتور موشک با تحلیل پارامتری بر روی چهار پارامتر طراحی مذکور می تواند در حدود 78/17% افزایش داشته باشد.کلید واژگان: بهینه سازی تک هدفه، الگوریتم زنبور عسل، موتور موشک سوخت مایع، سیستم خنک کننده، ضریب انتقال حرارت کلیUpgrading the thermal efficiency of the cooling system of liquid rocket engines is one of the most significant and intricate problems in designing modern rocket engines in the missile industry. The present study employed the Bees algorithm (BA) to attempt a single-objective optimization of the cooling system of the combustion chamber and nozzle of an LH2/LOX rocket engine considering the overall heat transfer coefficient objective function and four parameters, including the diameter and thickness of the cooling tubes, the radius of the throat, and the mass flow rate of liquid hydrogen (cooling fluid). The optimization was examined by the heat transfer analysis of combustion gases with the chamber walls, the use of the BA optimization algorithm, and the consideration of the sensitivity of the design parameters regarded for the overall heat transfer coefficient objective function. In this respect, these parameters were considered constant in the design ranges, while other parameters were variable. The results show that the overall heat transfer coefficient can increase almost by 17.78% during the optimization process of the cooling system of this rocket engine through the parametric analysis of the four mentioned design parameters.Keywords: Single-Objective Optimization, Bees algorithm, Liquid rocket engine, Cooling system, Overall heat transfer coefficient
-
International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology, Volume:14 Issue: 3, Sep 2021, PP 55 -64In the present study, the hydraulic-thermal design and optimization of a gasketed-plate heat exchanger (GPHE) with an objective function of heat exchanger performance index (the amount of transferred heat exchange to pumping power ratio) is carried out. This process is made by considering 6 design parameters (the port diameter, plate thickness, the enlargement factor, the compressed plate pack length, the horizontal port distance, and the vertical port distance) and through the Bees Algorithm (BA). The present study achieved three solution sets for the design parameters by investigating the sensitivity of the design parameters heeded in the optimization of the GPHE. The design parameters in these three optimal solution sets were opted for in such a way that heat transfer increased by 41.6%, 34.55%, and 20.7%, and pressure drop decreased by 11.89%, 27%, and 83%, respectively.Keywords: Bees Algorithm, Design, Optimization, Gasketed-Plate Heat Exchanger, Heat transfer enhancement, pressure drop
-
در این مطالعه، آنالیز اگزرژی[1] یک نیروگاه بخار تولید برق که با سیکل ترمودینامیکی رانکین[2] کار می کند مورد بررسی قرار گرفته است. نیروگاه زرند واقع در استان کرمان یک نیروگاه بخار است که در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفته است. بازده اگزرژی معیاری بسیار مناسب برای تحلیل یک سیکل ترمودینامیکی می باشد. برای بهینه کردن فرآیند و حصول بازده اگزرژی بالاتر ، پارامتر هایی به عنوان متغیرهای تصمیم گیری در نظر گرفته شده اند و با تغییر این پارامترها سعی در بالابردن بازده اگزرژی شده است. با آگاهی از اینکه امکان تغییر در بازه ای معین در برخی از پارامتر های پروسه تولید برق در نیروگاه وجود دارد، متغیرهای تصمیم گیری انتخاب شده اند. دما و فشار خروجی از بویلر و فشارهای خروجی از چهار مرحله زیرکش توربین، به عنوان شش متغیر تصمیم گیری انتخاب شده اند. الگوریتم بهینه سازی به کمک رفتار زنبور های عسل[3] یکی از الگوریتم های هوشمند[4] نسبتا جدید در بهینه سازی مسایل بوده که با الگو گرفتن از رفتار و عمل زنبور های عسل برای یافتن غذا، فرایند بهینه سازی را انجام می دهد. در این مطالعه ابتدا بهینه سازی تابع بازده اگزرژی نیروگاه بخار انجام می شود سپس با نتایج الگوریتم های بهینه سازی ژنتیک[5] و تجمیع ذرات[6] مقایسه می شود. نتایج این بررسی نشان می دهد که در صورت تغییر مناسب در متغیرهای تصمیم گیری و بکارگیری الگوریتم زنبورهای عسل، می توان بازده اگزرژی نیروگاه حرارتی مورد بررسی را از 1/30 درصد به 6675/30 درصد رساند. این افزایش معادل 5675/0 درصد برای سیکل خواهد بود که نسبت به بکار گیری الگوریتم ژنتیک 0038/0 درصد و نسبت به بکارگیری الگوریتم تجمع ذرات 0036/0 درصد
کلید واژگان: بازده اگزرژی، الگوریتم زنبور عسل، سیکل رانکین، نیروگاه حرارتیIn this study, the exergy analysis of a steam power plant generating electricity with Rankine thermodynamic cycle is studied. Exergy efficiency is a suitable criterion for the analysis of a thermodynamic cycle. To optimize the processes and obtaining higher exergy efficiency, some parameters were considered as decision variables, and by changing these parameters, it was tried to improve the exergy efficiencyOutput temperature and pressure of the boiler, and the output pressures of the four stages of turbine extraction, were selected as six decision variables. In other words, the exergy efficiency function was considered as the objective function, and the six aforementioned variables were considered as decision variables. Optimization algorithm using the behavior of bees, which is one of the relatively new intelligent algorithms for optimization problems, performs the optimization by inspiring from the behavior and action of bees to find food. In this study, firstly, the optimization of exergy efficiency function was done for the steam power plant, and then the results were compared with the results obtained using the genetic and particle swarm optimization algorithms. Results showed that by appropriate changes in decision variables and using bees algorithm, exergy efficiency of the thermal power plant increased from 30.1% to 30.6675%. This increase was equivalent to 0.6675% for the cycle, and compared to the use of genetic and swarm particle optimization algorithms it was 0.0038% and 0.0036% higher, respectively.
Keywords: Exergy efficiency, Bees algorithm, Rankine cycle, thermal power plant -
در این پژوهش کاربرد آنالیز مودال محیطی و الگوریتم زنبور عسل (BA) در بروزرسانی مدل اجزا محدود (FE) مورد بررسی قرار می گیرد. روش بهینه سازی زنبور عسل از رفتار غریزی زنبورهای عسل برای یافتن منابع غذایی استفاده می نماید. تابع هدفی بر مبنای مجذور خطا بین فرکانس های طبیعی بدست آمده از روش آنالیز مودال محیطی و مدل اجزا محدود تعریف می گردد. فرکانس های مدل تجربی از روش زیر فضای تصادفی که یکی از روش های قدرتمند آنالیز مودال محیطی است، تعیین می شوند. برای بررسی صحت این روش، الگوریتم ارایه شده بر روی یک سازه سه طبقه به منظور بروزرسانی پارامترهای مدل اجزا محدود انجام می گیرد. در انتها فرکانسهای بدست آمده از روش عددی با فرکانسهای بدست آمده از آنالیز مودال محیطی مقایسه می شوند. همچنین برای بررسی کارایی الگوریتم بهینهسازی زنبور عسل، نتایج با الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) و روش Nelder-Mead مقایسه می گردند. نتایج نشان میدهد که الگوریتم بهینه سازی زنبور عسل در مقایسه با روش های دیگر بهینه سازی نتایجی دقیق تر و سریعتری در بروز نمودن مدل اجزا محدود ارایه می کند.
کلید واژگان: مدل اجزا محدود، آنالیز مودال محیطی، روش زیر فضای تصادفی، الگوریتم زنبور عسل، آنالیز حساسیتIn this study, application of operational modal analysis and bees algorithm (BA) in order finite element model updating are investigated. BA optimization algorithm applies instinctive behavior of honeybees for finding food sources. An objective function is defined as the sum of the squared errors between the obtained natural frequencies by operational modal analysis and finite element method. Experimental natural frequencies are determined by stochastic subspace identification (SSI) which is considered as one of the strong methods of operational modal analysis. In order to investigate the accuracy of the proposed method, BA and SSI methods are implemented on a three story structure to update parameters of its finite element model. Furthermore, to study of effectiveness of BA algorithm, the results of BA algorithm are compared with particle swarm optimization (PSO) and Nelder-Mead (NM) algorithms. The results show that the BA optimization algorithm, in comparison with the PSO and NM methods, is more accurate and faster to update finite element model.
Keywords: Finite Element Model, Operational Modal Analysis, stochastic subspace identification, bees algorithm, sensitive analysis -
The following study deals with the updating the finite element model of structures using the operational modal analysis. The updating process uses an evolutionary optimization algorithm, namely bees algorithm which applies instinctive behavior of honeybees for finding food sources. To determine the uncertain updated parameters such as geometry and material properties of the structure, local and global sensitivity analyses have been performed. The sum of the squared errors between the natural frequencies obtained from operational modal analysis and the finite element method is used to define the objective function. The experimental natural frequencies are determined by frequency domain decomposition technique which is considered as an efficient operational modal analysis method. To verify the accuracy of the proposed algorithm, it is implemented on a three-story structure to update its finite element model. Moreover, to study the efficiency of bees algorithm, its results are compared with those particle swarm optimization and Nelder and Mead methods. The results show that this algorithm leads more accurate results with faster convergence. In addition, modal assurance criterion is calculated for updated finite element model and frequency domain decomposition technique. Moreover, finding the best locations of acceleration and shaker mounting in order to accurate experiments are explained.Keywords: Finite element model, operational modal analysis, frequency domain decomposition, bees algorithm, Sensitivity analysis
-
در کار حاضر، تاثیر پارامترهای ساختاری ربات موازی شش درجه آزادی هگزا بر شاخص های عملکردی سینماتیکی و دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته و ساختار ربات با استفاده از الگوریتم بهینه سازی زنبور عسل چندهدفه، بهینه می شود. پس از تشریح ساختار و تعیین پارامترهای هندسی سازنده ربات، روابط مربوط به سینماتیک معکوس آن استخراج شده و ماتریس ژاکوبین که ارتباط دهنده میان مولفه های بردار سرعت مجری نهایی و بردار سرعت های زاویه ای مفصلی است، به دست می آید. از طریق محاسبه مجموع انرژی جنبشی اجزا ربات به صورت ضریبی از بردار سرعت دورانی مفاصل عمل کننده، ماتریس اینرسی استخراج می شود. معکوس عدد وضعیت سینماتیکی محلی و سراسری بر پایه ماتریس ژاکوبین بی بعد به عنوان اندیس اندازه گیری مهارت سینماتیکی ربات منظور می گردد. با تعیین ماتریس جرم به عنوان ارتباط دهنده مولفه های بردار شتاب مجری نهایی و بردار گشتاوری مفاصل عمل کننده، شاخص برآورد مهارت دینامیکی محلی و سراسری ربات ارائه می شود. با در نظر گرفتن شاخص های عملکردی سینماتیکی و دینامیکی در فضای کاری مکعبی به عنوان توابع هدف، ساختار ربات هگزا با استفاده از الگوریتم زنبور عسل چند هدفه، بهینه می گردد. بدین منظور، قیدهای هندسی مناسب شامل محدودیت حرکتی مفاصل یونیورسال و کروی، و قیدهایی به منظور دوری از موقعیت های تکین در نظر گرفته می شوند. نمودار پارتو مربوط به بهینه سازی چند هدفه که نشان دهنده پاسخ های نامغلوب می باشد، ارائه شده است. همچنین نمودارهای تاثیر تغییر پارمترهای ساختاری ربات هگزا بر مقادیر شاخص های عملکردی سینماتیکی و دینامیکی بهینه ترسیم شده و در نهایت توزیع شاخص های عملکردی در فضای کاری مورد نظر نشان داده شده است.کلید واژگان: ربات موازی هگزا، مهارت سینماتیکی، مهارت دینامیکی، بهینه سازی چند هدفه، الگوریتم زنبور عسلIn this study, the effects of geometrical parameters of 6-DOF Hexa parallel robot on kinematic, and dynamic performance indices are investigated and its structure is optimized using the intelligent multi-objective Bees Algorithm. In this way, after describing the structure and specifying the geometrical parameters of the robot, inverse kinematic relations of the robot are obtained. Jacobian matrix that maps velocity from joint space to Cartesian space is developed. Mass matrix is obtained from calculating the total kinetic energy of the manipulator in terms of the actuated joints vector. Inverse of the homogen jacobian based condition number is considered as a index to evaluate the kinematic dexterity. based on mass matrix as relation between acceleration vector of the end effecter and torque vector of actuated joints, dynamic dexterity index is presented. Using the multi-objective Bees Algorithm and considering dynamic and kinematic performance indices in a pre-determined workspace as the objective functions, structure of Hexa parallel robot is optimized. In this way, the proper geometrical constraints such as limitation of universal and spherical joins, and the constraints to singularity avoidance are considered. Pareto front of the multi objective optimization of the robot is drawn. Diagrams of the kinematic and dynamic performance indices variation in the workspace and the effects of geometrical parameters variation on them are presented.Keywords: Hexa Parallel Robot, Kinematic Dexterity, Dynamic Dexterity, Multi, objective optimization, Bees Algorithm
-
Rotating machinery is the most common machinery in industry. The root of the faults in rotating machinery is often faulty rolling element bearings. This paper presents a technique using optimized artificial neural network by the Bees Algorithm for automated diagnosis of localized faults in rolling element bearings. The inputs of this technique are a number of features (maximum likelihood estimation values), which are derived from the vibration signals of test data. The results show that the performance of the proposed optimized system is better than most previous studies, even though it uses only two features. Effectiveness of the above method is illustrated using obtained bearing vibration data.Keywords: Fault Diagnosis, MLE distributions, RBF neural network, Bees Algorithm
-
در این مقاله، به مدل سازی و بهینه سازی یک مبادله کن گرمای صفحه ای پره دار به منظور بازیابی حرارت در سیستم های تولید همزمان برق و حرارت پرداخته شده است. متغیرهای طراحی جهت بهینه سازی مبادله کن گرما شامل طول جریان های گرم وسرد، تعداد لایه ها، گام، طول نیزه، ضخامت و ارتفاع پره می باشند. کارآیی مبادله کن و هزینه سالیانه کلی سیستم (مجموع هزینه ی سرمایه گذاری اولیه وعملکرد) به عنوان دو تابع هدف متفاوت در نظر گرفته شده اند. با توجه به اینکه با افزایش کارآیی (مطلوب)، سطح حرارتی و افت فشار (هزینه ی سالیانه کلی) افزایش می یابند (نامطلوب)، بنابراین به جای یک جواب خاص، به جواب هایی متعادل نیاز است که تمام توابع هدف را به صورت همزمان برآورده کند. در این مطالعه از الگوریتم چندهدفه ی زنبور عسل (MOBA) جهت بهبود هر دو تابع هدف استفاده شده است و مجموعه جواب ها به وسیله منحنی پاریتو نشان داده شده است. در نهایت، به منظور اثبات کارآیی الگوریتم پیشنهادی، نتایج به دست آمده با نمونه مورد مطالعه از مراجع، مقایسه شده که در تعدادی از نقاط طراحی، بهتر از نتایج مرجع می باشد.
کلید واژگان: طراحی بهینه، مبادله کن فشرده ی گرما، بازیابی حرارت، الگوریتم زنبور عسلIn this paper, modeling and optimization of a plate-fin heat exchanger for heat recovery in simultaneous heat and power generation systems has been studied. Design variables for the optimization of heat exchanger are hot and cold flow lengths, number of layers, pitch, lance length, thickness and fin height. Effectiveness and total annual cost of system (sum of the initial investment cost and performance) are considered as two contradict objective functions. Due to the increase of efficiency (favorite), heat and pressure loss (total annual cost) increase (unfavorable), so instead of a specific answer, it is needed to balance solutions to satisfy all of the objective functions, simultaneously. In this study, the multi-objective Bees Algorithm (MOBA) is used to improve both objective functions and the results are shown as a Pareto curve. Finally, in order to prove the effectiveness of the proposed algorithm, the results are compared with a case study from literature review that is better than the references results in some design points.Keywords: Optimal design, Compact heat exchanger, Heat recovery, Bees Algorithm -
این مطالعه، کاربرد الگوریتم زنبور عسل جهت طراحی بهینه مبدل گرمایی صفحه ای پره دار از دیدگاه اقتصادی را نشان می دهد. از این رو بهینه سازی دو تابع هدف به طور جداگانه مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا کمینه سازی مساحت انتقال حرارت که به طور اساسی با هزینه های سرمایه گذاری مبدل حرارتی مرتبط است و سپس کمینه کردن افت فشار کلی که با هزینه های عملکرد مبدل حرارتی مرتبط می باشد، تحت محدودیت های مکانی، وظیفه حرارتی و افت فشار مجاز مورد بررسی قرار می گیرد. بر اساس کاربردها طول مبدل حرارتی، فرکانس پره، تعداد لایه های پره، طول نیزه پره، ارتفاع پره و ضخامت پره جهت بهینه سازی مطرح شده است. همچنین قیود توسط تابع جریمه به کار برده شده اند. کارآیی و دقت الگوریتم پیشنهادی با یک نمونه مطالعاتی از منابع موجود بررسی شده است. مقایسه نتایج موجود با نتایج متناظر به دست آمده از الگوریتم ژنتیک و اجتماع ذرات نشان می دهد که الگوریتم زنبور عسل در حالت کمینه سازی مساحت انتقال حرارت به ترتیب 18 % و 11% و در حالت کمینه سازی افت فشار به ترتیب 13% و 3.5% بهتر از نتایج به دست آمده از الگوریتم ژنتیک و اجتماع ذرات می باشد. از این رو جهت مطالعه چنین مسائلی این روش توصیه می شود.
کلید واژگان: بهینه سازی، مبدل حرارتی صفحه ای پره دار، الگوریتم زنبور عسل، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم اجتماع ذراتThis study explores application of a bees algorithm (BA) for economic optimal design of plate-fin heat exchangers. Therefore in this study, the optimization is targeting two single-objective functions separately. The first is the minimum heat transfer area which is mainly associated with the capital cost of the heat exchanger and the other is minimum total pressure drop that represents the operating cost for specific heat duty requirement under given space restrictions. Based on applications, heat exchanger length, fin frequency, numbers of fin layers, lance length of fin, fin height and fin thickness of the heat exchanger are considered for optimization. The constraints are handled by penalty function method. Also, the effectiveness and accuracy ofthe proposed algorithm is demonstrated through a case study. Comparing the results with the corresponding results using genetic algorithm (GA)and particle swarm optimization (PSO) algorithm reveals that the bees algorithm can converge to optimum solution with higher accuracyKeywords: optimization, plate, fin heat exchangers, bees algorithm, genetic algorithm, particle swarm algorithm -
Many real-world search and optimization problems involve inequality and/or equality constraints and are thus posed as constrained optimization problems. In trying to solve constrained optimization problems using classical optimization methods, this paper presents a Multi-Objective Bees Algorithm (MOBA) for solving the multi-objective optimal of mechanical engineering problems design. In the present study, a satellite heat pipe design, a space truss design and pressure vessel problems are considered. Multi-objective optimization using the bees algorithm which is a new multi object obtain a set of geometric design parameters, leads to optimum solve. This method is developed in order to obtain a set of geometric design parameters leading to minimum heat pipe mass and the maximum thermal conductance. Hence, a set of geometric design parameters, lead to minimum pressure total cost and maximum pressure vessel volume. Numerical results reveal that the proposed algorithm can find better solutions when compared to other heuristic or deterministic methods and is a powerful search algorithm for various engineering optimization problems.Keywords: Bees Algorithm, Multi, objective optimization, Satellite heat pipe design, Pressure vessel design, Truss design
-
International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology, Volume:5 Issue: 2, Jun 2012, P 51In this paper, a new population-based search called the Bees Algorithm (BA) is presented to estimate the time-dependent heat transfer coefficient and the corresponding heat flux at the boundaries of a two-dimensional body subjected to transient heat conduction, using the temperature measurements at discrete nodal locations on the boundaries, where heat flux is specified as the boundary condition. In the forward problem, a two dimensional transient heat conduction problem subjected to heat flux boundary conditions is solved for temperature distribution at the boundaries using the boundary elements method. In the inverse problem the heat transfer coefficient (h) at the boundaries where thermal conditions are over specified is estimated by minimizing an objective function which is defined as the sum of the squared differences between the measured and computed temperatures at the nodal locations on the boundary. The Bees algorithm which is a new global evolutionary optimization method is used to investigate the inverse problem. The average value of the heat transfer coefficient at the boundaries is assumed over each time interval from initial time until the final steady-state time. The optimum parameters of Bees algorithm are found and used to estimate the heat transfer coefficient as a function of time. The effect of temperature measurement errors on the identification process is also investigated.Keywords: Bees algorithm, Boundary elements method, Heat transfer coefficient, Inverse Problem
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.