We consider the problem of optimizing the design of a heat sink used for cooling an insulated gate bipolar transistor (IGBT) power module. The thermal behavior of the heat sink is originally estimated using a high-fidelity computational fluid dynamics (CFD) simulation, which renders numerical optimization too computationally demanding. To enable optimization studies, we substitute the CFD simulation model with an inexpensive polynomial surrogate model that approximates the relation between the device's design features and a relevant thermal quantity of interest. The surrogate model of choice is a data-driven polynomial chaos expansion (DD-PCE), which learns the aforementioned relation by means of polynomial regression. Advantages of the DD-PCE include its applicability in small-data regimes and its easily adaptable model structure. To address the issue of model-form uncertainty and model robustness in view of limited training and test data, ensembles of DD-PCEs are generated based on data re-shuffling. Then, using the full ensemble of surrogate models, the surrogate-based predictions are accompanied by uncertainty metrics such as mean value and variance. Once trained and tested in terms of accuracy and robustness, the ensemble of DD-PCE surrogates replaces the high-fidelity simulation model in optimization algorithms aiming to identify heat sink designs that optimize the thermal behavior of the IGBT under geometrical and operational constraints. Optimized heat sink designs are obtained for a computational cost much smaller than utilizing the original model in the optimization procedure. Due to ensemble modeling, the optimization results can also be assessed in terms of uncertainty and robustness. Comparisons against alternative surrogate modeling techniques illustrate why the DD-PCE should be preferred in the considered setting.


翻译:我们考虑优化用于冷却绝缘门双极晶体管动力模块的热水槽设计的问题。热水槽的热行为最初使用高纤维计算流动态(CFD)模拟来估计上述关系,这使得数字优化的实用性过强。为了能够进行优化研究,我们用一个廉价的多元替代模型来取代CFD模拟模型,该模型可以接近设备设计特点与相关热量之间的关系。替代模型的选择模型是一种数据驱动的多元混乱扩展(DD-PCE),该模型通过多数值回归手段来学习上述关系。DD-PC的热力行为模型包括它在小数据系统中的可适用性及其易于调整的模型结构。为了解决模型组合不确定性和模型坚固性模型模型模型模型模型模型,DD-PC的结合基于数据重新配置的数据生成。随后,利用数据模型的完整模型模型模型模拟模型模拟化多数值的多盘混杂乱变(DD-PC)模型化(Orightality)的精确性变现性(Ormal-deal-deal-deal-dealizal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-dealislismismisl-deal-deal)的预测,同时使用经过对数字的模拟的精确性测算。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
专知会员服务
161+阅读 · 2020年1月16日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015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 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月18日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
105+阅读 · 2019年12月19日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015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 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员