핵융합로 열차폐체 최적설계에 관한 연구

Abstract

공학 문제의 물리적 특성을 반영한 근사 모델 구성 방법을 제안하였다. 주어진 제한 조건을 수식화하여 근사 모델을 만들고 실험점으로부터 계산한 유한 요소 해석 결과를 이용하여 근사 모델의 정확도를 향상시킨다. 초기 실험점 선정 후 다수의 성능 함수 계산을 통해 근사 모델을 만드는 과정을 생략함으로써 성능 함수의 호출 횟수를 줄이고 계산 시간을 단축시켰다. 실험점을 추가하면서 근사 모델의 정확도를 확인하므로 근사 모델의 정확성 평가 과정이 기존의 방법보다 단순하다. 다양한 수치 예제를 통해 제안된 근사 모델을 이용한 최적화 방법을 검증하였다. 외팔보 예제와 보강된 판 예제를 통해 제안된 방법의 효율성과 정확성을 보였다. 핵융합로 열차폐체의 열 성능 개선을 위해 복사열전달에 대한 근사식을 만들고 열차폐체 냉각을 위한 헬륨의 온도와 표면 조건에 대한 최적해를 얻었다. 열차폐체 지지 구조물의 비선형 탄소성 좌굴에 대한 제한 조건을 수식화하여 보다 경량화된 설계를 얻었다.