Optimization of a window frame by genetic algorithm

• Autorzy: Król M.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja ram okiennych za pomocą algorytmu genetycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Methods of genetic algorithm and boundary elements were used to find an optimal design of a PVC window frame, taking into account its thermal interaction with the glass pane and the wall. The natural convection within the air cavities of the frame was neglected. The objective function defined as a minimum heat losses subjected to a constraint of constant stiffness and volume of the metal stiffener. In order to accelerate the execution time, the evaluations of the fitness function within the genetic algorithm was parallelized. The initial and resulting, optimal frame geometry was analyzed taking into account the natural convection within the use of the CFD commercial code analysis and was taken to verify the model of window frame before and after optimization.

PL

Przedmiotem analiz był kształt plastikowej ramy okiennej. Poszukiwano optymalnego kształtu plastikowej ramy okiennej z punktu widzenia minimalizacji strat ciepła przez okno, wykorzystano w tym celu algorytm genetyczny i metodę elementów brzegowych. Celem optymalizacji było takie ukształtowanie plastikowej ramy okiennej, przy zachowaniu jej sztywności, aby strumień ciepła przenikający przez tą ramę był jak najmniejszy. W każdym kroku optymalizacji strumień ten był obliczany za pomocą programu wykorzystującego metodę elementów brzegowych. Aby przyspieszyć proces wyznaczania strumienia ciepła wprowadzono przetwarzanie równoległe. Dokonano weryfikacji stworzonego modelu ramy okiennej przeprowadzając obliczenia strumienia ciepła za pomocą komercyjnego pakietu CFD. Weryfikację przeprowadzono dla kształtu ramy przed i po optymalizacji.

Słowa kluczowe

EN

optimization; window frame; genetic algorithm; heat loss; parallel processing

PL

optymalizacja; rama okienna; algorytm genetyczny; strata ciepła; przetwarzanie równoległe

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 55, nr 4
• Strony: 487--502
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., il.

Twórcy

autor

Król M.

• Silesian University of Technology, Department of Heat Supply, Ventilation and Dust Removal Technology, Gliwice, Poland,

Bibliografia

• 1. M. KRÓL, R. A. BIAŁECKI, Optimization of the window frame by BEM and genetic algorithm; International Journal for Numerical Methods in Heat and Fluid Flow, Vol. 13, No. 5/6, pp. 565-580, 2003.
• 2. W. M. ROHSENOW, J. P. HARTNETT, Y. I. CHO, Handbook of Heat Transfer, McGraw-Hill Book Company, United States.
• 3. Polish Standard PN-82/B-02403 Heating; Exterior calculated temperatures
• 4. Polish Standard PN-82/B-02402 Heating; Temperature for heated rooms in building.
• 5. Polish Standard PN-EN ISO 6946 Building components and building elements. Heat resistance and thermal transmittance - calculations methods.
• 6. Technical approval ITB AT-J 5-2045/98. Windows and balcony doors of the KBE AD and KBE MD systems of plastified PVC sections. Institute of Building Technology, Warsaw.
• 7. M. KRÓL, Optimization of thermal parameters of selected types of windows; PhD thesis; Department of Heat Supply, Ventilation and Dust Removal Technology, Silesian University of Technology, Gliwice 2004.
• 8. R. A. BIAŁECKI, G. KUHN, Upgrading BETTI: introducing nonlinear material, heat radiation and multiple right hand sides options, Rept.No.019 2 0199894 2 9 under contract with Mercedes Benz A. G., Lehrstuhl fur Technische Mechanik, Universitat Erlangen Nurnberg, Erlangen, Germany, 1993.
• 9. C. A. BREBBIA, J. C. F. TELLES, L. C. WROBEL, Boundary element techniques, theory and applications in engineering. New York, Springer Verlag, 1984.
• 10. D. E. GOLDBERG, Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning, Addison-Wesley, Reading, MA, 1989.
• 11. M. KRÓL, R. A. BIAŁECKI, Optimization of the window frame by genetic algorithm, Proc. AI-MECH 2001, International Seminar on Methods of Artificial Intelligence in Mechanics and Mechanical Engineering, T. Burczyński and W. Cholewa eds, Gliwice, pp. 103-108, 2001.