優(yōu)化設(shè)計(jì)論文精選(九篇)

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第1篇：優(yōu)化設(shè)計(jì)論文范文

論文摘要：為貫徹煤礦“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的生產(chǎn)方針，鉆孔的應(yīng)用越來越廣泛，特別是高瓦斯礦井和突出礦井的區(qū)域綜合防突措施的預(yù)抽鉆孔，每個(gè)鉆場設(shè)計(jì)上百鉆孔。為使繁瑣的鉆場鉆孔設(shè)計(jì)精確、方便、快捷，筆者根據(jù)《2009最新版防突細(xì)則》解析了穿層鉆孔預(yù)抽石門揭煤鉆孔最小控制范圍；分析確定了最少（3個(gè)）求值參數(shù)及其種類（56種）和最優(yōu)求值參數(shù)的論證，并對其驗(yàn)證；以穿層鉆孔預(yù)抽石門揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施鉆場設(shè)計(jì)闡述驗(yàn)證。

引言

《2009最新版防突細(xì)則》第四十九條中預(yù)抽石門揭煤鉆孔的最小控制范圍為兩個(gè)必要條件，意思不夠直接明確；鉆場設(shè)計(jì)繁瑣，且大部分鉆場設(shè)計(jì)工作者未能把鉆場設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合；鉆場鉆孔求值參數(shù)多，求值方法多，但卻未選擇最優(yōu)求值參數(shù)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)鉆孔參數(shù)不夠精確。筆者針對以上情況以預(yù)抽石門揭煤鉆孔為例闡述了鉆孔最小控制范圍和最少最優(yōu)求值參數(shù)，以便精確、方便、快捷的設(shè)計(jì)鉆場鉆孔。

1、鉆孔最小控制范圍解析

《2009最新版防突細(xì)則》第四十九條（四）：預(yù)抽石門揭煤鉆孔的最小控制范圍是：石門和立井、斜井揭煤處巷道輪廓線外12m（急傾斜煤層底部或下幫6m），同時(shí)還應(yīng)保證控制范圍的外邊緣到巷道輪廓線的最小距離不小于5m。

據(jù)以上規(guī)定可知石門揭煤鉆孔最小控制范圍為兩個(gè)充分必要條件，即：煤層傾角β＜45°時(shí)，最小控制范圍需滿足上、下幫巷道輪廓線外傾向12m和法向5m，左、右兩幫法向5m；β≥45°時(shí)，最小控制范圍需滿足上幫巷道輪廓線外傾向12m和法向5m，下幫巷道輪廓線外傾向6m和法向5m，左右兩幫法向5m。

根據(jù)煤層空間位置關(guān)系可知：sinβ=法向控制范圍/傾向控制范圍，煤層傾角β越小，法向5m所控制的傾向范圍越大。經(jīng)分析石門揭煤鉆孔最小控制范圍如圖表1所示。（注：asin(5/12)=24.6°,asin(5/6)=56.4°）

表1石門揭煤鉆孔最小控制范圍

煤層傾角范圍

上幫

輪廓線外

下幫

輪廓線外

左、右兩幫

輪廓線外

β≤24.6°

法向5m

法向5m

法向5m

24.6°＜β≤56.4°

傾向12m

法向5m

法向5m

β＞56.4°

傾向12m

傾向6m

法向5m

2、鉆場情況及鉆場設(shè)計(jì)

煤層厚2m，傾角β=30°；石門揭煤巷道高3m，寬5m，方位α0=195°。據(jù)《2009最新版防突細(xì)則》及表1設(shè)計(jì)石門揭煤鉆場如圖1。（為視圖清晰，抽采半徑假定為5m）

圖1預(yù)抽石門揭煤鉆場設(shè)計(jì)圖

3、最少求值參數(shù)

以28號鉆孔為例，預(yù)抽鉆孔立體及簡化圖如圖2所示。線EC為28號鉆孔線，面ABCD為水平投影面，線AC為鉆孔水平投影線，面ADHE為鉆孔鉛垂剖面，線ED為鉆孔鉛垂剖面線；α偏28鉆孔方位偏角，θ為鉆孔傾角，H為穿煤孔深等鉆孔參數(shù)。

圖2預(yù)抽鉆孔立體及簡化圖

由圖1中鉆場設(shè)計(jì)剖面圖，直角三角形AED除直角外有5個(gè)參數(shù)（三角形的3角3邊）均可用CAD量出；由圖1中鉆場設(shè)計(jì)平面圖，直角三角形ADC除直角外有5個(gè)參數(shù)均可用CAD量出。直角三角形ADC與AED有一條公共邊AD，所以兩三角形一共有9個(gè)參數(shù)，且均可量出，但量取參數(shù)是繁瑣的重復(fù)過程，為此需確定最少的參數(shù)并準(zhǔn)確的求取所需的鉆孔參數(shù)。

如圖2中28號孔空間立體簡化圖，經(jīng)分析：需求解α偏28、θ28和H28必須求解四面體ACDE，而把直角三角形AED和ADC解出，四面體ACDE即解出。直角三角形已知2個(gè)參數(shù)（除直角外）即可求解，求解兩個(gè)直角三角形需4個(gè)參數(shù)，因?yàn)橹苯侨切蜛ED與ADC有一條公共邊，所以求解這兩個(gè)直角三角形僅需3個(gè)參數(shù)，且直角三角形AED與ADC各需至少一個(gè)參數(shù)（公共邊AD除外），即求解鉆孔α偏28、θ和H參數(shù)僅需3個(gè)參數(shù)。

4、最少求值參數(shù)種類

經(jīng)上分析：已知求解參數(shù)有9個(gè)，為計(jì)算鉆孔參數(shù)方便快捷僅需3個(gè)求解參數(shù)即可，直角三角形AED與ADC各需至少一個(gè)參數(shù)（公共邊AD除外），即一個(gè)三角形2個(gè)參數(shù)，另一個(gè)三角形1個(gè)參數(shù)（不包括公共邊）。

無公共邊最少求值參數(shù)種類：（C42-C22）×C41×C21

有公共邊最少求值參數(shù)種類：C41×C41

最少求值參數(shù)種類：（C42-C22）×C41×C21+C41×C41=56(種)

5、最優(yōu)求值參數(shù)

已知求解參數(shù)有9個(gè)：包括4個(gè)角度，5條邊。

結(jié)合圖1與圖2分析：

1）、方位偏角α偏可直接量出但每個(gè)鉆孔的偏角不一，且量取角度誤差較大；

2）、每個(gè)鉆孔的AC與DE不一，需一一量出；

3）、1、5……25號孔，2、6……26號孔，3、7……27號孔和4、8……28號孔的X(CD)各均相同；

4）、1-4號孔、5-8號孔、9-12號孔、13-16號孔、17-20號孔、21-24號孔和25-28號孔的Y（AD）和Z(AE)各均相同。

綜上所述：X、Y和Z為最優(yōu)求值參數(shù)。

第2篇：優(yōu)化設(shè)計(jì)論文范文

1.1ICA尋優(yōu)的一般過程

與其他優(yōu)化算法類似，ICA開始于在搜索空間內(nèi)隨機(jī)生成的一定數(shù)目的初始解。每一個(gè)初始解都被稱為一個(gè)國家，由優(yōu)化問題目標(biāo)函數(shù)來評價(jià)這些國家的優(yōu)劣程度。其中一定數(shù)目的最優(yōu)秀的國家被視為帝國主義國家，其他國家被視為殖民地國家，并且被隨機(jī)分配給帝國主義國家,一個(gè)帝國主義國家及其下屬的殖民地國家組成一個(gè)帝國集團(tuán)。在分配殖民地國家給帝國主義國家時(shí)，每個(gè)帝國主義國家分配到的殖民地國家的數(shù)目與它的優(yōu)秀程度成正比。如果某殖民地國家向帝國主義國家移動(dòng)后，其新位置比帝國主義國家更優(yōu)秀，則需要互換該殖民地國家和帝國主義國家的位置。各個(gè)帝國集團(tuán)之間會(huì)以競爭的形式爭奪殖民地國家，從而壯大自身的勢力。該過程如下：首先，計(jì)算每個(gè)帝國集團(tuán)的總勢力（該集團(tuán)中帝國主義國家的勢力與所有殖民地國家勢力的平均值的一部分之和），然后，當(dāng)前勢力最弱的帝國內(nèi)部的最弱的殖民地國家將被置為自由狀態(tài)；所有的帝國集團(tuán)通過競爭來獲取該自由殖民地國家。勢力越大的帝國集團(tuán)，成功率也越大。隨著競爭過程不斷進(jìn)行，勢力強(qiáng)的帝國集團(tuán)占有越來越多的殖民地國家，而勢力弱的帝國集團(tuán)逐漸失去其所有的殖民地。最終，失去所有殖民地國家的帝國集團(tuán)將被覆滅。當(dāng)算法迭代一定的次數(shù)之后，將只剩下一個(gè)帝國，該帝國中的帝國主義國家所代表的解即為算法找到的最優(yōu)解。

1.2約束處理辦法

ICA算法是針對無約束問題設(shè)計(jì)的，用來優(yōu)化彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，必須對問題中的約束條件進(jìn)行處理。在此，我們假設(shè)每個(gè)可行解都要優(yōu)于任何非可行解，人為賦予非可行解更大的目標(biāo)函數(shù)值,同時(shí)假設(shè)違背約束條件越多的國家，其代表的解也越劣。在算法迭代過程中，檢測每個(gè)國家與前述約束條件的符合程度。假設(shè)某個(gè)國家違背了N個(gè)約束，則將該國家的目標(biāo)函數(shù)值設(shè)定為N*Mnumber.這里，Mnumber為一個(gè)數(shù)值很大的數(shù)，在我們的實(shí)驗(yàn)中，取99999。

2、求解實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

為了檢驗(yàn)本文提出的方法的可行性，并與其他方法進(jìn)行對比，我們選用了文獻(xiàn)中的算例進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算實(shí)驗(yàn)和分析。算法程序在MATLAB環(huán)境下運(yùn)行。初始國家數(shù)目設(shè)置為200，初始帝國數(shù)目設(shè)置為3，最大迭代次數(shù)設(shè)置為400次。對于片數(shù)為3和4兩種情況，分別進(jìn)行20次實(shí)驗(yàn)。由于文獻(xiàn)中并未提供[σ]1和[σ]2的值。鋼板彈簧片數(shù)取為3時(shí)，采用ICA算法得到的結(jié)果要優(yōu)于文獻(xiàn)中的結(jié)果，彈簧質(zhì)量減少了約2.4%，同時(shí)，兩種算法得到的應(yīng)力[σ]2大致相等，但I(xiàn)CA得到的應(yīng)力[σ]1降低了約23.2%；當(dāng)鋼板彈簧片數(shù)取為4時(shí)，文獻(xiàn)中給出的參數(shù)結(jié)果并不能滿足應(yīng)力[σ]2的約束要求，而本文的結(jié)果滿足許可應(yīng)力的要求。同時(shí)根據(jù)文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)，原設(shè)計(jì)中彈簧質(zhì)量為40.9kg，本文得到的結(jié)果為35.3363kg，比原設(shè)計(jì)減少了13.6%。

3、結(jié)論

第3篇：優(yōu)化設(shè)計(jì)論文范文

本文中，發(fā)動(dòng)機(jī)罩原模型參考日產(chǎn)朗逸旗下某標(biāo)桿車整車模型的發(fā)動(dòng)機(jī)罩模型，材料采用鋼材，依據(jù)GMW美國通用汽車行業(yè)A級車性能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，力學(xué)性能良好。將標(biāo)桿車發(fā)動(dòng)機(jī)罩模型的包絡(luò)線提取出來，創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)罩的初始模型后展開內(nèi)罩板的優(yōu)化設(shè)計(jì)。初始模型上保留標(biāo)桿車的部分特征線，附屬的加強(qiáng)板及鎖鉤繼續(xù)沿用標(biāo)桿車模型。

2基于拓?fù)鋬?yōu)化和形貌優(yōu)化的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

設(shè)計(jì)中將以內(nèi)罩板作為優(yōu)化設(shè)計(jì)對象，設(shè)計(jì)目標(biāo)是使模型符合力學(xué)性能要求，并通過合理的結(jié)構(gòu)減輕模型的質(zhì)量。優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，將模擬發(fā)動(dòng)機(jī)罩常見的6種工況，每種工況均有對應(yīng)的約束和載荷設(shè)置。通過約束住模型的最大變形量來保證模型不超過指定的最大剛度值。最大變形量的位置以及約束上限值可參照GMW通用設(shè)計(jì)中的性能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，按照標(biāo)準(zhǔn)在指定位置添加約束以及相應(yīng)載荷。因拓?fù)鋬?yōu)化和形貌優(yōu)化方法的設(shè)計(jì)變量及優(yōu)化過程不同，為了讓模型在一次分析中接近結(jié)構(gòu)最優(yōu)解，將采用拓?fù)鋬?yōu)化和形貌優(yōu)化相結(jié)合的分析方法，在基本參數(shù)設(shè)置中定義內(nèi)罩板上兩個(gè)設(shè)計(jì)變量，即拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)變量單元密度值、形貌優(yōu)化設(shè)計(jì)變量形狀變量值。優(yōu)化過程中內(nèi)罩板上將同時(shí)進(jìn)行兩種優(yōu)化，計(jì)算出符合目標(biāo)的最優(yōu)化模型。其中形貌優(yōu)化關(guān)系到加強(qiáng)筋的分布，而加強(qiáng)筋本身具有不同的截面結(jié)構(gòu)，為了研究加強(qiáng)筋形狀對模型帶來的影響，在形貌優(yōu)化中需對加強(qiáng)筋截面做對比分析。參考其他車的發(fā)動(dòng)機(jī)罩及汽車零部件上的加強(qiáng)筋截面形狀，形貌優(yōu)化中將對矩形、半圓形和梯形等3種截面進(jìn)行分析，對比其帶來的效果。根據(jù)內(nèi)罩板的尺寸及內(nèi)罩板與外罩板之間的間距，合理確定加強(qiáng)筋截面的具體尺寸參數(shù)，具體數(shù)值見圖4，其中截面的厚度預(yù)設(shè)為2mm。由于初始模型結(jié)構(gòu)尚未成型，優(yōu)化設(shè)計(jì)前無法確定其內(nèi)板和外板間粘膠的連接位置，為了保證優(yōu)化順利進(jìn)行，采用如下方法來設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)罩初始模型：參照汽車制造業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)罩厚度的一般標(biāo)準(zhǔn)值，將外罩板的厚度預(yù)設(shè)為1．2mm，內(nèi)罩板作為一個(gè)片體暫不設(shè)厚度。將兩板之間的空腔內(nèi)填充鋁合金材料實(shí)體，此時(shí)內(nèi)罩板僅僅相當(dāng)于填充實(shí)體的一包絡(luò)面。優(yōu)化過程中以填充實(shí)體作為優(yōu)化對象，優(yōu)化結(jié)束后，發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的填充實(shí)體將作為內(nèi)罩板，原內(nèi)罩板則作為一個(gè)包絡(luò)面予以刪除。然后根據(jù)內(nèi)罩板結(jié)構(gòu)在合適位置添加粘膠與外罩板連接，并添加加強(qiáng)板及鎖鉤部件。最后在內(nèi)、外板邊界上生成翻邊后完成優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。

3模型力學(xué)性能調(diào)整

為了不影響其他剛度值，力學(xué)性能優(yōu)化調(diào)整的分析對象設(shè)定為從標(biāo)桿車上沿用的鎖鉤，通過拓?fù)鋬?yōu)化來尋找合適的鎖鉤結(jié)構(gòu)，提高鎖鉤剛度。優(yōu)化設(shè)置時(shí)，以鎖鉤工況為優(yōu)化環(huán)境，變形量上限設(shè)置同樣參考GMW通用性能標(biāo)準(zhǔn)。通過對鎖鉤進(jìn)行分析，尋找滿足鎖鉤剛度要求的結(jié)構(gòu)。.

4總結(jié)

第4篇：優(yōu)化設(shè)計(jì)論文范文

設(shè)計(jì)方法

壓氣機(jī)過渡段主要由兩部分組成，端壁（輪轂、機(jī)匣）與支板，結(jié)構(gòu)如圖1所示。其設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要集中在如何通過改變流道端壁形狀來達(dá)到端壁附面層、支板翼型損失的最小化。衡量其性能的主要參數(shù)為總壓恢復(fù)系數(shù)（或總壓損失系數(shù)）。葉輪機(jī)械傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是由一些嚴(yán)重影響性能的一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)出發(fā)，參考實(shí)驗(yàn)或其他數(shù)據(jù)給出這些參數(shù)與設(shè)計(jì)要求的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，通過大量統(tǒng)計(jì)結(jié)果給出設(shè)計(jì)規(guī)律，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或CFD驗(yàn)算。而本文的設(shè)計(jì)思路則是借助優(yōu)化算法與氣動(dòng)評估方法的結(jié)合開展對參數(shù)化后的過渡段的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作。

一般來說，壓氣機(jī)部件設(shè)計(jì)大都采用三維優(yōu)化，但三維優(yōu)化需要給定優(yōu)化參數(shù)的初值以及變化范圍，變化范圍太大會(huì)造成巨大的計(jì)算量，變化范圍太小又不足以保證覆蓋最佳方案。為了解決以上矛盾，本文將在過渡段初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行全三維優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

初步設(shè)計(jì)：通過求解二維子午平面上的速度梯度方程結(jié)合遺傳算法對流道幾何進(jìn)行篩選，利用其計(jì)算快速的特點(diǎn)可以在參數(shù)化空間中進(jìn)行大范圍的搜索，得到最佳初步結(jié)果。三維設(shè)計(jì)：利用三維粘性N-S方程與優(yōu)化算法的結(jié)合對三維參數(shù)化模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算耗時(shí)較長，但精度較高，直接對需要優(yōu)化的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法對結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。初步設(shè)計(jì)為三維設(shè)計(jì)提供優(yōu)化參數(shù)初值，以初值為基準(zhǔn)，給定優(yōu)化參數(shù)變化范圍（比如正負(fù)20%），然后在此范圍內(nèi)進(jìn)行三維粘性優(yōu)化，得到最優(yōu)解。

1參數(shù)化方法

過渡段參數(shù)化即是由自由參數(shù)確定過渡段幾何形狀的過程。參數(shù)化的標(biāo)準(zhǔn)是用盡可能少的自由參數(shù)覆蓋盡可能大的樣本空間。圖3給出了本文的過渡段參數(shù)化方法。根據(jù)前人所取得的經(jīng)驗(yàn)，過渡段流道沿流動(dòng)方向面積分布對于控制流動(dòng)損失至關(guān)重要，所以本文流道參數(shù)化由流道中線+流通面積兩個(gè)要素來控制，流道中線由4點(diǎn)樣條曲線確定，它決定了氣流從低壓壓氣機(jī)到高壓壓氣機(jī)之間的流動(dòng)方向變化，流通面積則通過流道沿流向的高度(如D1，D2)來控制，D1,D2在幾何上已經(jīng)考慮了支板厚度對于流通面積的阻塞作用。支板部分采取兩截面構(gòu)造支板，積疊線為直線，通過定位點(diǎn)、斜率控制位置。

過渡段造型的步驟為：首先由進(jìn)口高度中點(diǎn)，出口高度中點(diǎn)，中線兩控制點(diǎn)總共4點(diǎn)，通過樣條曲線擬合為中線，并假設(shè)該中線即為流線，在兩控制點(diǎn)處根據(jù)給定的準(zhǔn)正交流動(dòng)方向面積（也可以根據(jù)需要增加面積控制截面）確定該處對應(yīng)的流道寬度D1,D2。流道寬度確定以后就可以沿著與中線垂直方向得到輪轂、機(jī)匣的兩個(gè)位置，最后結(jié)合這兩個(gè)位置以及進(jìn)出口幾何尺寸以樣條曲線擬合成輪轂機(jī)匣端壁，采用的樣條曲線為NURBS曲線，可方便地給定進(jìn)出口幾何參數(shù)。

2二維、三維計(jì)算評估方法

二維評估方法使用流線曲率法求解子午平面上的速度梯度方程來獲得流場的初步參數(shù)。所求解的速度梯度方程如下：式中MV為子午分速度，l為準(zhǔn)正交線長度，α為流線切線與軸向夾角，γ為準(zhǔn)正交線與半徑方向夾角，mR為計(jì)算節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑，r為節(jié)點(diǎn)半徑，ρ為密度，G為質(zhì)量流量，m為流線長度，mM為子午馬赫數(shù)。為了考慮支板對于通道的阻塞作用，定義B為網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的阻塞系數(shù)，表達(dá)式為B=(2πr−支板數(shù)×節(jié)點(diǎn)處支板厚度)/2πr，κ為阻塞系數(shù)的影響因子，代表阻塞作用反映在子午平面上的強(qiáng)弱。

二維計(jì)算還需給定相應(yīng)的損失模型，這里采用的是文獻(xiàn)中推導(dǎo)并經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的切應(yīng)力損失模型。計(jì)算中首先由給定的總壓損失初場求解速度梯度方程確定速度場，求出速度場后結(jié)合混合長度理論求出切應(yīng)力τ，這里混合長度作為常數(shù)，然后由式(2)確定沿流線的總壓損失，損失松弛后進(jìn)入下一次計(jì)算，如此迭代可求得收斂的速度場，最后按質(zhì)量平均計(jì)算出口的總壓損失。

需要說明的是，以上方法只給出了端壁損失，并考慮了支板厚度對于端壁損失的影響，并沒有將支板損失部分考慮進(jìn)去。二維評估方法中計(jì)算結(jié)果難以同三維計(jì)算結(jié)果精度相提并論，但是可以肯定的是二維方法可以明顯將局部曲率過大的流道篩除，可以快速得到流向扭曲均勻、面積無多峰值變化的相對好的初步設(shè)計(jì)結(jié)果。

三維計(jì)算使用商業(yè)軟件NUMECA/FINE模塊，計(jì)算定常流動(dòng)下的帶支板過渡段總體性能，待優(yōu)化的參數(shù)為總壓恢復(fù)系數(shù)。三維計(jì)算網(wǎng)格數(shù)、計(jì)算精度已經(jīng)經(jīng)過校驗(yàn)，這里就不詳細(xì)列出。

3優(yōu)化算法

初步設(shè)計(jì)采用的優(yōu)化算法為單目標(biāo)遺傳算法，采用整數(shù)編碼，包含有雜交、變異、反轉(zhuǎn)算子。精英沉降策略。采用動(dòng)態(tài)生存壓力，算法初期給予較低的生存壓力，確保樣本多樣性與全域搜索能力，后期給予較高的生存壓力，可加快不良樣本的淘汰。如式(3)通過對樣本適應(yīng)值進(jìn)行變換，以達(dá)到加速進(jìn)化的目的，其中生存壓力為t三維設(shè)計(jì)使用遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的優(yōu)化策略，用DOE得到的樣本對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到參數(shù)-性能的映射關(guān)系，然后運(yùn)用遺傳算法從該映射關(guān)系中發(fā)掘新的優(yōu)良樣本并對映射關(guān)系進(jìn)行修正，如此迭代使最佳樣本性能逐步提高達(dá)到最優(yōu)解，如圖4所示。

算例分析

為了檢驗(yàn)上文所發(fā)展的設(shè)計(jì)方法，對一個(gè)算例進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析。給定的幾何參數(shù)為R1h=0.6m，R1m=0.657m，H=0.11m，L=0.5m，R2m=0.394m，進(jìn)出口面積比Ainlet/Aoutlet=1.0。支板數(shù)8個(gè)，支板翼型采用NACA642-015A，支板弦長0.3m,支板傾角90度。參數(shù)具體含義見圖3。為了比較初步結(jié)果與三維結(jié)果的差別大小，在該算例中對三維優(yōu)化參數(shù)賦予了較大的自由度，圖5給出了經(jīng)過參數(shù)化后的流道型線的變化范圍。二維計(jì)算中流線設(shè)定為21條，計(jì)算站為11個(gè)，如圖6所示。三維計(jì)算中，計(jì)算網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)為64萬，如圖7所示。湍流模型為S-A模型，邊界條件為進(jìn)口總壓321200pa,總溫400K，出口給定流量228Kg/s，近壁面Y+小于9，進(jìn)出口延伸長度為通道高度的2.5倍。

優(yōu)化的最終結(jié)果為：過渡段總壓恢復(fù)系數(shù)0.993，總壓損失系數(shù)0.04。優(yōu)化之后的流道型線如圖8所示。圖8中還給出了二維優(yōu)化的型線和不考慮支板的阻塞的等面積流道型線?？梢钥闯觯捎诳紤]了支板對流通面積的阻塞，二維、三維優(yōu)化后的流道明顯外擴(kuò)，屬于擴(kuò)張-收縮型通道，并且初步設(shè)計(jì)結(jié)果同三維設(shè)計(jì)結(jié)果略有差異，說明初步設(shè)計(jì)的結(jié)果在一定程度上逼近了三維設(shè)計(jì)的結(jié)果，說明以后可以在三維優(yōu)化中給予參數(shù)適度狹小的變化范圍，提高設(shè)計(jì)優(yōu)化速度。

圖9中設(shè)計(jì)2為本算例三維優(yōu)化結(jié)果的面積沿流向分布，如圖可見，面積變化呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，這與文獻(xiàn)中優(yōu)化后的的面積分布規(guī)律一致。當(dāng)然這一變化趨勢是在進(jìn)出口面積相等的條件下得出的。一般認(rèn)為，過渡段應(yīng)該處于順壓梯度，這樣的設(shè)計(jì)損失最小，不過考慮到支板的損失與氣流速度有關(guān)，速度越高損失越大，所以過渡段前半段快速擴(kuò)壓有助于減小支板區(qū)的總體流速，進(jìn)而減小由于支板造成的損失，但是這一擴(kuò)壓過程將造成端壁附面層的加厚，加重?fù)p失，所以存在最佳擴(kuò)壓度使總體損失最小。

前半段的面積擴(kuò)張也給后半段的面積收縮創(chuàng)造了可能。為了說明面積變化規(guī)律對于流動(dòng)損失的影響，下面給出了本算例三維優(yōu)化結(jié)果（采用擴(kuò)張-收縮面積變化規(guī)律，如圖9中設(shè)計(jì)2）與采用收縮-擴(kuò)張面積變化規(guī)律的設(shè)計(jì)方案（下文簡稱設(shè)計(jì)1，僅與設(shè)計(jì)2對比，非本文設(shè)計(jì)結(jié)果）的一些流場對比。

如圖10所示為設(shè)計(jì)1(design1)與設(shè)計(jì)2(design2)的出口熵分布比較，可以看出相比設(shè)計(jì)1，設(shè)計(jì)2的高損失區(qū)域明顯減小，附面層的熵最大值減小，支板造成的損失區(qū)域、損失大小都減小。圖11給出了支板近壁面極限流線，可以看出設(shè)計(jì)1支板尾部接近輪轂區(qū)域出現(xiàn)了較強(qiáng)的二次流動(dòng)，而設(shè)計(jì)2沒有出現(xiàn)這種情況。

如前文提到的，在輪轂與支板后部交匯處存在著由于輪轂壁面凹曲率和支板翼型收縮造成的雙重?cái)U(kuò)壓作用，對于該處角區(qū)的低能氣流最容易發(fā)生分離，設(shè)計(jì)2之所以沒有出現(xiàn)分離，是因?yàn)榱魍娣e的收縮抑制了這一雙重?cái)U(kuò)壓作用，如圖12所示為50%支板高度流面的靜壓力分布，設(shè)計(jì)1沿流動(dòng)方向的壓力分布呈現(xiàn)高-低-高的變化，設(shè)計(jì)2則是低-高-低的變化，從支板中后部開始呈現(xiàn)順壓力梯度。這一變化可以明顯減小支板損失部分，而對附面層發(fā)展部分影響不大。綜上所述，沿流動(dòng)方向擴(kuò)張-收縮型通道在減小流動(dòng)損失方面較為理想，在彌補(bǔ)了支板厚度帶來的面積阻塞之后仍然呈現(xiàn)擴(kuò)張-收縮型，說明壓力沿流向低-高-低的變化方式才是最理想的。

結(jié)論

1)本文探討了壓氣機(jī)帶支板過渡段設(shè)計(jì)方法，并發(fā)展了相應(yīng)的設(shè)計(jì)程序。針對一算例開展了設(shè)計(jì)工作。初步設(shè)計(jì)結(jié)果同三維結(jié)果之間略有差異，說明三維優(yōu)化前的初步設(shè)計(jì)對提高優(yōu)化速度是可行的，肯定了本文關(guān)于設(shè)計(jì)分兩步走的方案。

2)過渡段最優(yōu)解面積分布規(guī)律呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，并存在最佳擴(kuò)張度，可使損失最小。這個(gè)最佳擴(kuò)張度應(yīng)該是進(jìn)出口面積比、支板翼型等因素共同影響的。

第5篇：優(yōu)化設(shè)計(jì)論文范文

(1)確定建筑的高寬比。在規(guī)范中房屋高寬比的規(guī)定雖然不是一個(gè)必須要滿足的條件，但是它是一個(gè)對結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定，抗傾覆能力，承載能力和經(jīng)濟(jì)合理性的宏觀控制指數(shù)。一般滿足高寬比限制的結(jié)構(gòu)有更好的抗側(cè)剛度，是比較科學(xué)的結(jié)構(gòu)方案。(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)建筑的材料性能、建筑的功能、建筑的高度、抗震設(shè)防烈度、抗震設(shè)防類別來選擇合適的結(jié)構(gòu)體系。(3)要達(dá)到建筑造型和功能的要求。在布置水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件時(shí)，要在滿足建筑造型和功能的前提下進(jìn)行選擇，比如梁、柱子、板等，使其構(gòu)成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)，從而抵抗水平力和豎向力。豎向力主要由豎向可變荷載和建筑物的自重構(gòu)成，水平荷載主要由地震和風(fēng)荷載構(gòu)成。(4)在正常使用的過程中，高層建筑要具有良好的剛度，防止因?yàn)槌霈F(xiàn)比較大的位移，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性受到影響［1］。(5)對抵抗水平力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行合理的布置。要使結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的合力中心和水平合力作用點(diǎn)的投影盡可能接近，從而降低出現(xiàn)偏心的情況，避免產(chǎn)生影響建筑物的扭矩。(6)確定抗側(cè)力構(gòu)件的具置。質(zhì)量中心要和剛度中心盡可能接近，減小建筑扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。(7)建筑樓層的高度。通常情況下，建筑面積確定時(shí)，如果增加建筑樓層的高度會(huì)導(dǎo)致單位面積使用的材料數(shù)量增加。

2優(yōu)化多層框架結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)的大小

在建筑工程中，框架結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)的布局會(huì)直接影響工程的造價(jià)，當(dāng)柱距比較小的時(shí)候，力的傳遞路線比較短，樓蓋結(jié)構(gòu)使用的材料也相對較少，但是使用的柱構(gòu)件材料會(huì)增加，和基礎(chǔ)費(fèi)用相比，當(dāng)柱網(wǎng)比較大的時(shí)候，會(huì)增加梁的高度，提高配筋率，導(dǎo)致造價(jià)升高，所以，柱網(wǎng)尺寸的合理性不僅對結(jié)構(gòu)的受力有比較大的影響，而且還會(huì)節(jié)省材料的使用量［2］。

2．1結(jié)構(gòu)布置的方案

根據(jù)建筑場地以及使用功能的具體情況，分別布置三種結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行建模計(jì)算對比。

2．2對比方案

本工程使用PKPM－SATWE軟件對方案進(jìn)行計(jì)算，前三個(gè)陣型的振動(dòng)周期，X、Y方向的扭轉(zhuǎn)系數(shù)和平動(dòng)系數(shù)如表1所示。從表中可知，方案二的扭轉(zhuǎn)周期出現(xiàn)在第二陣型，說明該方案的結(jié)構(gòu)沿兩個(gè)主軸方向的側(cè)向剛度相差比較大，且扭轉(zhuǎn)周期比已超過0.9，屬于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)，在地震作用下建筑的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較大，可能引起不良后果，故結(jié)構(gòu)方案不考慮方案二。在方案一和方案三中，由于方案三的柱距較小，方案三的梁、柱截面積是最小的，方案一的梁、柱截面積次之。經(jīng)過對模型進(jìn)行配筋計(jì)算，方案一由于Y向的框架梁的跨度適中，并向外挑出，受力比較合理，配筋的計(jì)算也會(huì)降低很多，而方案三由于柱網(wǎng)很密，計(jì)算得到的梁配筋結(jié)果都比較小。兩個(gè)方案的層間位移計(jì)算數(shù)據(jù)均滿足規(guī)范要求，方案三在位移比控制方面更具優(yōu)勢，說明其在地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)更小。在材料用量方面，方案一使用梁向外進(jìn)行懸挑的方法可以使內(nèi)跨梁的受力比較合理，材料的使用量比較經(jīng)濟(jì)。而方案三和方案一相比，雖然框架柱的柱網(wǎng)比較密，框架柱數(shù)量相對較多，但由于框架柱截面以及配筋均比較小，故方案三梁工程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)總體上要小于方案一。例如在本工程中，方案一鋼筋含量約為34kg/m2，方案三含量約為33kg/m2，，市場鋼筋時(shí)價(jià)約為4000元，每立方米砼時(shí)價(jià)約為350元，則方案三梁柱的綜合造價(jià)比方案一可節(jié)省約22100元，經(jīng)濟(jì)性較好。在降低結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)大小不會(huì)對建筑功能造成影響的基礎(chǔ)上，使用方案三時(shí)，需要對基礎(chǔ)造價(jià)因素進(jìn)行考慮，例如當(dāng)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式為天然地基基礎(chǔ)時(shí)，兩種方案的工程量大致是一樣的。當(dāng)以樁基礎(chǔ)為基礎(chǔ)形式時(shí)，工程量和樁的類型有比較大的聯(lián)系，如果使用承載力比較小的樁型，在布樁數(shù)量方面的差距是不明顯的。如果使用單樁承載力比較大的大直徑樁型，布樁時(shí)考慮單柱單樁，由于柱子的數(shù)量增加，樁的數(shù)量也會(huì)有所增加。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)具體的基礎(chǔ)工程量和樓蓋工程量的和來進(jìn)行柱網(wǎng)尺寸的選擇。

3平面規(guī)則對建筑結(jié)構(gòu)造成的影響

建筑結(jié)構(gòu)的平面規(guī)則性是影響建筑抗震效果的一個(gè)重要指標(biāo)，規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)要遠(yuǎn)低于不規(guī)則平面結(jié)構(gòu)，地震災(zāi)害也會(huì)比較輕。結(jié)構(gòu)計(jì)算可以將地震影響下結(jié)構(gòu)的受力情況反映出來，使設(shè)計(jì)人員可以更好的根據(jù)地震反應(yīng)情況對結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)出具有良好抗震效果的結(jié)構(gòu)。通常情況下，越是簡單的平面形狀，單位造價(jià)相對來說就比較低。比如圓形結(jié)構(gòu)，不僅受力相對復(fù)雜，而且建筑施工比較復(fù)雜，施工過程中需要花費(fèi)比矩形建筑更高的費(fèi)用。通常情況下，在建筑施工中，矩形和正方形會(huì)更加有利于居家布置和施工，此外還可以有效的降低工程的施工造價(jià)，在長方形住宅中，以長寬比為1∶2的住宅為最佳［3］。而且由于工程平面規(guī)則，可以充分利用抗側(cè)力構(gòu)件進(jìn)行水平力的傳送，結(jié)構(gòu)的剛度可以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

4結(jié)語

第6篇：優(yōu)化設(shè)計(jì)論文范文

（1）給料機(jī)返煤系統(tǒng)介紹

物料從球形倉中部落煤，下部設(shè)置2排圓盤給料機(jī)，原煤通過重力以自溜的方式進(jìn)入給料機(jī)，通過給料機(jī)轉(zhuǎn)載至給料機(jī)下部設(shè)置的帶式輸送機(jī)上，從而進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)。球形倉直徑準(zhǔn)110m，擋墻3m高，物料為原煤，靜堆積角38°，密度ρ=900kg/m3，堆煤場下部設(shè)置2排給料機(jī)，每排4個(gè)。

（2）建立模型

根據(jù)煤倉直徑及擋墻高度和原煤的堆積角，畫出物料堆積的三維模型，呈等間距布置，根據(jù)軟件測量，模型體積約164631.389m3，儲存量約14.82萬t。當(dāng)堆煤場下給料機(jī)打開，則物料受重力作用以自溜方式進(jìn)入給料機(jī)，此時(shí)在給料機(jī)上方靜堆積角38°為底角的錐形范圍內(nèi)原煤能進(jìn)入給料機(jī)，而錐形范圍之外的原煤則不能進(jìn)入，根據(jù)圖1的初步布置圖，畫出給料機(jī)的位置并去除能進(jìn)入給料機(jī)范圍的原煤，則剩余原煤。根據(jù)測量，剩余的原煤，即未能進(jìn)入給料機(jī)的原煤體積69610.1613m3，剩余的儲量6.26萬t。

（3）方案優(yōu)化

為了使原煤能更多地進(jìn)入給料機(jī)，需對給料機(jī)的位置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)能進(jìn)入給料機(jī)范圍的原煤體積為Vj，不能進(jìn)入給料機(jī)范圍的為Vs，則總體積Vz=Vj+Vs這里，為了簡化模型計(jì)算，取不能進(jìn)入給料機(jī)的體積Vs為研究對象，研究當(dāng)Vs取得最小值時(shí)給煤機(jī)的位置，以及此時(shí)能進(jìn)入給煤機(jī)范圍的Vj值。在軟件中將實(shí)體的體積測量并定義為特征，運(yùn)用優(yōu)化/可行性工具，給定給料機(jī)的定位尺寸的變化范圍，并最終通過軟件自動(dòng)查找給料機(jī)定位尺寸的最優(yōu)值，從而使Vs取得最小值。本例中圓盤給料機(jī)上口尺寸為2m，因此給料機(jī)的定位尺寸變化范圍2～55m，參數(shù)輸入后，選擇測量的體積的最小化為輸出目標(biāo)，優(yōu)化后的給料機(jī)定位尺寸。由圖可知，原初步布置圖中排給料機(jī)距離倉中心的定位尺寸優(yōu)化前為18m，優(yōu)化后為17.265m；每排中煤倉一側(cè)距離煤倉中心較遠(yuǎn)的給料機(jī)定位尺寸優(yōu)化前為33m，優(yōu)化后為32.384m；距離煤倉較近的給料機(jī)定位尺寸優(yōu)化前為11m，優(yōu)化后為10.653m。此時(shí)，剩余的體積Vs=67378.912m3。

（4）結(jié)果分析

優(yōu)化前，球形儲煤場內(nèi)未能進(jìn)入給料機(jī)的物料體積為69610.1613m3，優(yōu)化后為67378.912m3。給料機(jī)根據(jù)優(yōu)化后布置，不能進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)的原煤將減少約2231.25m3，即2008t原煤。在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)每個(gè)設(shè)計(jì)者的能力、經(jīng)驗(yàn)不同，堆煤場下給料機(jī)的布置亦可能不同，當(dāng)設(shè)計(jì)者布置的給料機(jī)尺寸離最優(yōu)值越接近,則差異越小、越節(jié)省成本及能耗；相反，如果設(shè)計(jì)時(shí)與最優(yōu)值差異越大，則留在地面的物料就越多，則成本較高，能耗較大。

2結(jié)語

第7篇：優(yōu)化設(shè)計(jì)論文范文

剪紙藝術(shù)作為民間藝術(shù)門類中最具特色的一種，它的歷史源頭也是從原始藝術(shù)開始。

1、民間剪紙藝術(shù)的歷史進(jìn)程

從商代開始已經(jīng)有了金銀箔、皮革或絲織品進(jìn)行接空刻花制作裝飾品。這些用銀箔鏤空而成的裝飾物，可以說是已經(jīng)形成了剪紙的雛形。西漢時(shí)，用麻紙剪了李妃的影象為其招魂，這大概是最早的剪紙。唐代已將剪紙圖案應(yīng)用于其它工藝方面。自漢至唐出現(xiàn)了一種金銀鑲嵌技術(shù)工藝，在漆地上顯出金光燦爛的花紋。宋代剪紙用于工藝裝飾的一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)造，圖案題材很多，造型生動(dòng)、活潑。在清代，致使剪紙進(jìn)入宮廷。

2、民間剪紙藝術(shù)的現(xiàn)狀

民間剪紙具有悠久的歷史文化，作為我國古老的民間藝術(shù)，它風(fēng)格獨(dú)特，深受國內(nèi)外人士所喜愛。剪紙藝術(shù)起源于我國的平面鏤刻藝術(shù)，在漢至南北朝時(shí)期手藝已相當(dāng)嫻熟，在清朝中期得到蓬勃發(fā)展，是剪紙的繁盛年代。然而，時(shí)代的更換導(dǎo)致人們的審美轉(zhuǎn)化，剪紙藝術(shù)漸漸不能適應(yīng)生活需要，為此，新生代剪紙?jiān)杏?/p>

二、民間剪紙?jiān)诤?bào)設(shè)計(jì)中的融合

海報(bào)設(shè)計(jì)越來越受到西方設(shè)計(jì)思想的影響，我國在設(shè)計(jì)海報(bào)時(shí)，在不斷模仿國外海報(bào)設(shè)計(jì)理念的同時(shí)，海報(bào)在國內(nèi)反響不激烈，發(fā)現(xiàn)我國民族文化被漸漸淡化出視野，海報(bào)文化有主見被取代的趨勢。

1、民間剪紙藝術(shù)融入海報(bào)設(shè)計(jì)中的必要性

海報(bào)現(xiàn)今已在人們生活中非常流行，不禁造型優(yōu)化，而且設(shè)計(jì)出來的畫面讓人振奮，但是還是有多數(shù)設(shè)計(jì)令人費(fèi)解，設(shè)計(jì)理念與文化相悖，喪失真正的文化個(gè)性。從審美的角度看，這不能不說是造成人們懷念民間藝術(shù)心態(tài)和產(chǎn)生回歸意識的一個(gè)重要原因。將傳統(tǒng)剪紙藝術(shù)能夠合理的融入現(xiàn)代海報(bào)設(shè)計(jì)中，是現(xiàn)代海報(bào)設(shè)計(jì)發(fā)展的必由之路。

2、優(yōu)秀作品融入民間剪紙?jiān)氐陌咐治?/p>

中國共享軟件聯(lián)盟論壇的海報(bào)設(shè)計(jì)，就是以中國傳統(tǒng)的民間剪紙藝術(shù)與海報(bào)設(shè)計(jì)結(jié)合，將中國傳統(tǒng)元素中的剪紙，以現(xiàn)代的設(shè)計(jì)理念和表現(xiàn)手法將民間剪紙應(yīng)用于現(xiàn)代平面設(shè)計(jì)中，能夠直接體現(xiàn)共享軟件聯(lián)盟所表達(dá)的內(nèi)容，并對現(xiàn)代海報(bào)設(shè)計(jì)藝術(shù)將起著積極的推進(jìn)作用。

三、民間剪紙藝術(shù)在海報(bào)設(shè)計(jì)中的啟示

1、民間剪紙藝術(shù)在海報(bào)設(shè)計(jì)中的“本土”造型性

對于現(xiàn)存的民間剪紙，我們不能忽視它在就的年代做出的貢獻(xiàn)，給人們帶來對新生活的寄望，時(shí)過境遷也不能說傳統(tǒng)剪紙沒有一席之地。我們應(yīng)該冷靜以客觀的態(tài)度看待，如今，剪紙藝術(shù)作為一種我國文化傳承，也能讓我們從中汲取所需要的東西，同樣，還可以進(jìn)行“復(fù)古”的設(shè)計(jì)理念，把傳統(tǒng)剪紙最精華的理念結(jié)合現(xiàn)代人的審美觀念有效結(jié)合，從剪紙文化中的樸實(shí)、隨意和幻想中對現(xiàn)代海報(bào)給予啟示。

2、民間剪紙藝術(shù)在海報(bào)設(shè)計(jì)中的形式表現(xiàn)性

第8篇：優(yōu)化設(shè)計(jì)論文范文

1.1研究對象

該零能耗太陽能住宅位于天津市天津大學(xué)26號教學(xué)樓旁，北緯39.1°，東經(jīng)117.2°，海拔5m。運(yùn)用Airpark2.1模擬軟件模擬參賽建筑室內(nèi)通風(fēng)工況，作為建筑設(shè)計(jì)前期的室內(nèi)風(fēng)量預(yù)測，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。首先建立住宅物理模型和數(shù)學(xué)模型，然后劃分網(wǎng)格和求解。建筑布局：建筑風(fēng)格以“徽派民居”為原型，空間布局吸取中國傳統(tǒng)的“庭院”布局，既可作為整個(gè)空間布局的視覺中心，又可成為建筑空間的“環(huán)境調(diào)節(jié)區(qū)”，同時(shí)解決建筑的采光、通風(fēng)問題。建筑空間布局圍繞中庭南向依次布置餐廳、客廳、書房、臥室，在北向布置衛(wèi)生間、廚房，成為“溫度阻尼區(qū)”。住宅采用木結(jié)構(gòu)體系，墻體采用歐松板和聚苯乙烯復(fù)合的SIP結(jié)構(gòu)板。室內(nèi)家用電器齊全，根據(jù)生活需求配置相應(yīng)的工作任務(wù)來考核室內(nèi)的物理環(huán)境控制情況，為住宅的平面圖。

該零能耗住宅建筑面積為74m2。建筑北側(cè)衛(wèi)生間窗戶為1.2m×0.35m，廚房窗戶為1.35m×0.6m；建筑南側(cè)書房的有效通風(fēng)面積為0.8m×0.8m，餐廳窗戶為1.4m×1.2m，所有側(cè)窗距地板高度均為0.9m；在中庭上空安裝了3扇1.4m×1m的天窗，天窗距室內(nèi)地面高度為2.5m。住宅為3口之家使用，室內(nèi)家電齊全：1臺筆記本電腦、1臺電視、烤箱、電磁爐、冰箱、5盞熒光燈等。數(shù)值模擬方法分別對人坐、站立、行走高度的風(fēng)環(huán)境進(jìn)行模擬，使室內(nèi)空間具有良好的通風(fēng)組織。根據(jù)零能耗太陽能住宅原型的自然通風(fēng)特性和內(nèi)部布局，進(jìn)行大氣邊界條件的設(shè)置并建立室內(nèi)不同工況的自然通風(fēng)模型，再選用k-ε兩方程湍流模型進(jìn)行模擬求解。室外送風(fēng)口送風(fēng)風(fēng)速為5.5m/s，送風(fēng)溫度為20℃，送風(fēng)濕度為30%，相對濕度為40%。根據(jù)居住設(shè)計(jì)要求，室內(nèi)四季恒溫24℃±1℃，并且始終保持40%~55%的濕度，室內(nèi)空氣懸浮顆粒物、CO2濃度等均有嚴(yán)格的指標(biāo)控制。本課題研究的是住宅室內(nèi)自然通風(fēng)，選擇標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型。動(dòng)量松弛因子和壓力松弛因子取值分別為0.7和0.3。

1.2網(wǎng)格劃分

網(wǎng)格的劃分質(zhì)量決定計(jì)算結(jié)果的精度和運(yùn)算時(shí)間。網(wǎng)格單元最大X、Y、Z尺寸為該空間相應(yīng)方向尺寸的1/25，Airpak2.1軟件自動(dòng)生成模型中各個(gè)區(qū)域的網(wǎng)格，調(diào)整網(wǎng)格的疏密和網(wǎng)格質(zhì)量，網(wǎng)格數(shù)48175，檢查最小網(wǎng)格單元容積，網(wǎng)格質(zhì)量劃分良好。根據(jù)運(yùn)行求解，迭代次數(shù)適中，計(jì)算收斂良好。

1.3模擬方法模擬條件

送風(fēng)風(fēng)速為5.5m/s，室外空氣溫度為30℃，筆記本電腦開啟，1人坐在電腦桌前，室內(nèi)共3人活動(dòng)。室內(nèi)冰箱、電腦熱源開啟。室內(nèi)風(fēng)壓、熱壓共同作用的自然通風(fēng)常出現(xiàn)溫度分層，模擬取X=4.8m、Y=2.5m、Z=2.8m處的測試斷面，測點(diǎn)選取離地板高度H=0.8m、H=2m的位置，這些測點(diǎn)能較全面反映該住宅內(nèi)的溫度場和速度場分布情況。

2模擬結(jié)果分析

建筑室內(nèi)送風(fēng)口的形式、數(shù)量和位置、排（回）風(fēng)口位置、送風(fēng)參數(shù)（送風(fēng)溫度、送風(fēng)口風(fēng)速）、風(fēng)口尺寸等均會(huì)影響氣流流動(dòng)模式，通過不同工況的模擬，預(yù)測流場來指導(dǎo)設(shè)計(jì)和探討紊流模型的準(zhǔn)確性。由于自然通風(fēng)氣流運(yùn)動(dòng)具有不可控制性，模擬計(jì)算均是在特定的通風(fēng)模式下進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬。比較建筑有無天窗對室內(nèi)溫度場和速度場的影響分布為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性，運(yùn)用Airpark2.1模擬軟件對有無天窗2種工況的室內(nèi)通風(fēng)情況進(jìn)行比較，以期將室內(nèi)的平均溫度控制在熱舒適度范圍內(nèi)，

3結(jié)語

(1)通過簡化室內(nèi)自然通風(fēng)模型

應(yīng)用Airpak2.1軟件對零能耗太陽能住宅原型室內(nèi)氣流組織進(jìn)行數(shù)值模擬研究，速度矢量圖、PMV云圖可以有效預(yù)測室內(nèi)的風(fēng)環(huán)境，通過對建筑有無天窗、窗戶開啟方式和位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而優(yōu)化室內(nèi)氣流組織，提高人體熱舒適性。

(2)自然通風(fēng)物理模型的模擬結(jié)果

第9篇：優(yōu)化設(shè)計(jì)論文范文

由于企業(yè)現(xiàn)有立柱整體結(jié)構(gòu)已趨于成熟，考慮大到研發(fā)周期和成本等諸多因素，本文以立柱的壁厚、筋板高度以及筋板厚度作為一組設(shè)計(jì)變量，利用靈敏度法分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對立柱動(dòng)態(tài)性能的影響。

1.1壁厚對立柱動(dòng)態(tài)性能的影響

以立柱壁厚為設(shè)計(jì)變量，當(dāng)其為20mm、22.5mm、25mm、27.5mm和30mm時(shí)可以看出，增加立柱壁厚對立柱固有頻率提高有較為明顯的作用，可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)之上適當(dāng)增加壁厚。

1.2筋板高度對立柱動(dòng)態(tài)性能的影響

以立柱筋板高度為設(shè)計(jì)變量，當(dāng)其為50mm、60mm、65mm、70mm和75mm時(shí)，可以看出，隨著筋高的增加立柱前2階固有頻率呈下降趨勢。故從提高固有頻率的角度來看，筋板高度宜小些。但是，筋板越高結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)能力越強(qiáng)，所以要綜合考慮兩個(gè)方面的影響。

1.3筋板厚度對立柱動(dòng)態(tài)性能的影響

以立柱筋板厚度為設(shè)計(jì)變量，當(dāng)其為16mm、18mm、20mm、22mm和24mm時(shí)，可以看出，筋板厚度對立柱的固有頻率的影響規(guī)律不明顯，可以通過減小筋板厚度來降低立柱質(zhì)量。

2立柱結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化

以減小的材料質(zhì)量為狀態(tài)變量，對該型機(jī)床床身的原始模型進(jìn)行形狀拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算，為后期的詳細(xì)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，目的是在確保其承載能力的基礎(chǔ)上減輕床身重量，降低制造成本，增加立柱運(yùn)動(dòng)的快速相應(yīng)能力。為了更為真實(shí)的模擬立柱所承受的工作載荷，本次優(yōu)化將立柱放置于整個(gè)機(jī)床系統(tǒng)中，床身底面施加固定約束，刀頭處施加切削載荷。以減重20%為目標(biāo)函數(shù)，對該型機(jī)床立柱進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，可以看出：該型機(jī)床立柱可在一定程度上進(jìn)行優(yōu)化減重，且可重點(diǎn)減輕立柱上部兩導(dǎo)軌之間空腔的壁厚，加大遠(yuǎn)離刀頭一側(cè)導(dǎo)軌空腔的孔洞大小。

3立柱內(nèi)部筋板改進(jìn)

立柱的肋板形式和布置，對機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能有很大影響。因此，本文對立柱內(nèi)部筋板形式進(jìn)行優(yōu)選，根據(jù)立柱具體結(jié)構(gòu)，分析了蜂窩筋和直筋板對其動(dòng)靜態(tài)性能的影響規(guī)律。對不同筋板形式下，立柱的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析?？梢钥闯觯嘿|(zhì)量相同的兩種結(jié)構(gòu)方式，直筋在各階固有頻率上都占有優(yōu)勢，此外直筋的鑄造工藝更為簡單，因此，建議立柱內(nèi)部筋板采用直筋形式。

4結(jié)束語

1）對立柱原模型進(jìn)行分析可知，該型機(jī)床立柱前兩階固有頻率分別為51.88Hz和58.58Hz，主要為立柱沿X項(xiàng)擺動(dòng)和沿Z向擺動(dòng)，由前兩階頻率較低，容易與整機(jī)驅(qū)動(dòng)頻率發(fā)生耦合共振；

2）以立柱的壁厚、筋板高度以及筋板厚度作為一組設(shè)計(jì)變量，利用靈敏度法分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對立柱動(dòng)態(tài)性能的影響。結(jié)果表明：增加立柱壁厚可提高立柱固有頻率，增加筋板高度并不能提高立柱固有頻率，筋板厚度對立柱動(dòng)態(tài)特性影響不明顯。

3）通過拓?fù)鋬?yōu)化發(fā)現(xiàn)，該型機(jī)床立柱可從兩方面進(jìn)行減重：一是減輕立柱上部兩導(dǎo)軌之間空腔的壁厚，二是加大遠(yuǎn)離刀頭一側(cè)導(dǎo)軌空腔的孔洞大小；

4）與蜂窩筋相比，直筋板在各階固有頻率上都占有優(yōu)勢，且鑄造工藝簡單，建議該型機(jī)床立柱內(nèi)部筋板采用直筋形式；