优化设计论文篇1
由于内弹道过程复杂，影响因素诸多，以往传统的内弹道工程设计方法，多凭经验或借助程序进行内弹道设计，只能保证所选方案的可行性，而不一定是最优方案。为此，依据内弹道数值模拟方程组，选用遗传算法开展爆燃动力装置内弹道优化设计，获取最优以选取更科学合理的方案，提高设计质量，缩短设计周期［6－7］。遗传算法中，根据所求解问题的目标函数构造一个适应度函数，通过该函数对由多个解构成的一个种群进行评估、选择、交叉和变异，经过多代繁殖，将适应度值最大的个体作为所求解问题的最优解［8］。
2．1目标函数的确定
为保证试飞组成员的生命安全，确保应急逃生通道的畅通，在爆燃动力装置结构尺寸严格受限的条件下，必须提高爆燃动力装置的装药利用率，满足爆燃动力装置做功能力的最大化。爆燃动力装置的做功能力与药筒最大出口速度成正相关关系，为此选择药筒出口速度v为优化目标函数。即：f＝maxv。
2．2优化设计变量的确定
优化设计变量必须是对目标函数影响最大、最敏感且相互独立的。由于爆燃动力装置只能安装机机身门框与服务舱门之间的狭小缝隙内，装置安装空间、结构尺寸严格受限，装药量ω、药室容积V对爆燃动力装置的做功能力和药筒出口速度的影响最显著，本文中将这2个参量作为优化设计变量。
2．3约束条件的建立
基于爆燃动力装置安装空间及零部件结构强度的考虑，等式约束条件为气体最大压力pm＝260MPa；药室容积不仅与爆燃动力装置的安装空间有关，而且与滑筒、药筒的结构尺寸也有密切关系，因此取约束条件：380mm3≤V≤570mm3；飞机飞行过程中面临的复杂强烈振动环境，同时考虑到火药燃烧性能及压药密度的可能性，取约束条件：1．7g≤ω≤4．8g。
2．4遗传算法优化过程
爆燃动力装置内弹道遗传算法优化流程（见图3）为：（1）对爆燃动力装置内弹道参数进行二进制编码，生成由一定数量个体组成的初始种群；（2）对种群进行译码，带入内弹道模型，依据既定的评价指标对初始种群内所有个体进行个体评价进行个体评价，计算可行解；（3）计算可行解的适应度函数；（4）依据适应度函数对生成的可行解种群进行评价，并更新非劣解集；（5）按照遗传算法中的选择、交叉和变异操作，生成新一代种群；（6）反复迭代循环执行（2）～（3）过程，直至获得爆燃动力装置内弹道参数最优解，计算结束［9－10］。
3数值模拟结果和实验验证
3．1数值模拟结果分析
遗传算法历代收敛状况如图4所示。由收敛状况曲线可知，遗传算法优化设计变量、约束条件以及目标函数在遗传算法搜索前期震荡剧烈，随着迭代次数的增加，震荡范围逐渐减小，当算法迭代次数达到500次时，算法已经收敛，获得了爆燃动力装置内弹道优化的最优解。获得最优设计点为：V＝471mm优化后药筒出口速度为：v＝8．9m／s。
3．2爆燃动力装置推门模拟实验
依据相似理论原理，研制了爆燃动力装置推门模拟实验装置（推门模拟实验原理框图如图5所示），舱门的结构尺寸、质量、受力状况等均与真实飞机舱门相同。为准确掌握爆燃动力装置的做功能力和内弹道性能，推门模拟实验过程中，对爆燃动力装置的内弹道性能进行测试，测试系统框图如图6所示。
3．3数值模拟结果与实验结果的比较
爆燃动力装置做功过程中的最大压力pmax、工作时间t、出口速度v等内弹道参数如表1所示，内弹道压力实测与理论计算曲线基本吻合，如图7所示。可见，建立的爆燃动力装置内弹道数学模型合理。由图7可见，压力的计算结果与实验结果有一定的误差，但最大误差小于3．84％。两者的微小差异，是由于爆燃动力装置做功过程中的热损失波动、火药燃烧不完全以及除间隙泄漏外的其他气体泄漏等造成的。内弹道遗传算法优化前后，爆燃动力装置推门模拟实验及内弹道测试过程如图8所示。内弹道遗传算法优化前，推动模拟舱门运动的距离达不到规定要求，且舱门发生较大角度的偏转，爆燃动力装置做功能力不符合预期目标；爆燃动力装置内弹道遗传算法优化后，推动模拟舱门的运动距离符合相关技术指标，且模拟舱门做平移运动，其翻转角度满足规定要求，能够按照规定的运动轨迹和飞行姿态运动，爆燃动力装置内弹道遗传算法优化设计结果达到了预期目的。
优化设计论文篇2
2.减速器齿轮箱体的优化设计
本论文的优化目的在于在齿轮箱结构满足强度和刚度的基础上，进行减轻重量，并完成合理均匀分布应力的优化工作。我们提出的优化具体设计为：
第一步，针对结构确定设计方案，并通过CAD软件进行建模。
第二步，通过CAD软件和有限元分析软件的连接传递到有限元分析软件中，并获得相关的应力以及位移等参数。
第三步，据实际情况进一步确定优化目的，对设计进行计算结果分析和比较，明确能够修改的结构参数。
第四步，通过修改参数，重新进行分析，并通过这种方法获得结构参数以及相应的响应值。并完成最佳参数的选取，同时得到更加科学合理的结构和尺寸。
我们做出的优化主要是针对箱体的质量的。即在外载荷不变而且不改变结构布局的前提下，对齿轮箱进行优化。将重量当作优化的目标函数，采取结构优化设计技术能够在确保质量的情况下，有效节约成本，提高质量。实现安全性、可靠性、节约型等多个层面的兼顾。因为结构布局和材料是固定不变的，所以箱体结构也是不发生变化的，仅仅是把箱体的具体部位厚度作为设计变量，用箱体工作结构的最大位移作为状态变量，把结构的质量当作目标函数。也可以说是在原设计的基础上，不对其做大的调整和改变，仅仅是对结构最大允许最大范围进行调整，达到箱体最轻的优化设计效果。引入边界条件的方法，考虑边界条件。在边界条件发生改变时，场变量函数并不需要改变，这对于通用程序有大的简化。
3.减速器优化设计的数学模型
3.1目标函数
目标函数为A=min{f(x)} =min{f(x1, x2,…, xn)}其中： A为减速器总的中心距离，也就是各中心距的综合；x为设计变量(包含中心距和螺旋角以及齿数、模数等等)； n为变量的数目。
3.2约束条件
约束条件是用来判别目标函数当中变量的取值可行与否的规定，所以减速器优化设计中提出的任何一个方案都必须满足所有的约束条件的变量所构成。在给出优化设计的约束条件的情况下，需要从各个方面进行周密的考虑。比如设计变量本身的取值要求；齿轮和零件的紧密程度等等。一般来说要充分考虑到以下几个约束条件:
一是离散性约束。其中包括齿数，也就是每个齿轮的齿数需要是整数；模数：要求齿轮模数必须符合模数系列(GB1357-78)的要求；中心距：要以10mm为单位。
二是上下界约束。螺旋角：对于直齿轮应当为零，斜齿轮取8°~15°；总变位系数：因为总变位系数能够影响齿轮承载能力，通常取0~0. 8。
三是强度约束。一般是指齿轮的齿面接触强度和轮齿的弯曲强度，依据GB3480-83标准进行。强度是否达标，需要根据实际安全系数进行实践检验。
四是根切约束。为规避根切现象，规定出最小的齿数，其中直齿轮是17，斜齿轮是14到16之间。
优化设计论文篇3
洁净室空调系统经典的方案是采用中央空调和三级过滤器集中送风，通过大型风道将已经处理的空气送至过滤器的接联管道，然后经高效空气过滤器（HEPAFilter）或者超高效空气过滤器（ULPAFilter）送到洁净室。而另一种方案是采用室内循环风就地冷却，利用干冷却盘管解决新风不能提供全部冷负荷的问题，同时利用风机过滤器单元来进行空气循环。每种方式各有一定的适用范围，风机过滤器单元（FFU）因其灵活性大,即可通过置换盲板来提高局部区域的洁净度、占用空间较少等优点得到越来越多的应用，尤其适合于旧厂房的改造及技术更新较快的工程。虽然FFU系统成本较高，而从综合投资角度，分析认为采用FFU方式在末端过滤器铺设率为25%－30%时较为有利【1】。
ISO5级（百级）洁净室属于洁净室用暖通空调系统耗能大户，通常采用吊顶满布高效过滤器的送风方式，运行能耗较大。有关洁净室运行费用的文献指出，在某些欧洲国家，能源消耗的费用已占洁净室运行、维护年度总费用的65%～75%【2】，其主要影响因素是洁净室的空气流量和采暖通风空调系统如何有效地向洁净室分布经过净化和温湿度调节的空气，所以在保证洁净污染控制的条件下，合理选择送风速度，布置末端过滤器、回风口、减少送风量以便节能是人们关注的焦点。
另外国外对一些ISO5级洁净室实测数据表明，大部分换气次数远低于建议的下限值【2】，而在设计中存在系统风量过大的倾向，这可能与对气流缺乏了解，担心系统运行可靠性的保守思想有关，说明提高节省能源的机会确实存在。随着计算流体动力学（CFD）技术自身的发展，已广泛应用于暖通空调和洁净室等工程领域，通过计算机求解流体所遵循的控制方程，可以获得流动区域的流速、温度、浓度等物理量的详细分布情况，是一种较好的优化设计工具。其优势在于利用CFD技术对设计方案进行模拟可以在施工前发现失误并及时更正，避免经济损失；可以迅速发现提高系统运行效率的可能性；另外，通过模拟可以得到一系列运行的备选方案，以便在寻找最经济方案时有所依据。
本文利用CFD软件，对拟采用FFU净化空调系统的某微电子洁净厂房的ISO5级洁净室进行计算机模拟，通过几个设计方案相比较，利用所得到的速度场，分析评价其性能，利用理论计算验证其平衡态的洁净度，并提出一些应用中的注意事项，为实际工程应用提供参考。
2数值模拟及分析
2.1数学模型
从流动的雷诺数Re来考虑，洁净室的气流均为紊流【3】，空气的流动满足连续性方程，动量方程和能量方程。对于工程问题，我们不需要关心紊流的精细结构及其瞬时变化，而只关心紊流随机变量的有关平均值，因此，本文采用数值计算三类方法中雷诺时均方程中的紊流粘性系数法，流动模型采用暖通空调广泛采用的标准k-ε二方程模型，k-ε模型通过求解紊流动能与紊流动能耗散率的输运方程得到紊流粘性系数。
控制方程的通用形式为【4】：
式中：ρ为空气密度(kg/m3)，V为气流速度矢量(m/s)，Γφ，eff为有效扩散系数(kg/ms)，Sφ是源项，Φ代表1，u,v,w,k,ε中的一项，u,v,w为三个方向的速度分量(m/s)，k为紊流动能(m2/s2)，ε为紊流动能耗散率(m2/s3)，Φ=1时通用方程变为连续性方程。
边界条件：墙体边界设为无滑移边界条件。送风边界条件，送风速度取过滤器面风速平均值，速度方向竖直向下。回风边界条件，回风口满足充分发展段紊流出口模型。由于室内热负荷较小，不考虑温度浮升效应对气流的影响。采用混合迎风差分格式对偏微分方程进行离散，基于有限容积法的SIMPLEST算法进行求解。
2.2物理模型及计算结果分析
方案一将风机过滤器单元（规格为1.2m×1.2m）成条型居中布置于天花板，满布比在25%，回风采用全地面均匀散布穿孔板作为回风口。物理模型平面图如图1。经模拟计算得到气流流场示于图3，由于送风口在Y方向呈对称布置，图中只给出一半流场。从图中可见，在送风口下方流线垂直向下，流线平行较好，而在送风口至墙体范围内有较大的涡流区，则主流区范围减少，不能使全室工作区达到较高级别。同时粒子也会被卷吸进入主流区，排除污染物的路径增长，增加污染的可能性。
图1FFU布置平面示意图（条型）图2FFU布置平面示意图（均匀）
图3FFU条型布置YZ截面流场图
图4FFU均匀布置YZ截面流场图
方案二将FFU（规格为1.2m×1.2m）散布于天花板，满布比仍为25%，过滤器面风速在0.45m/s，回风采用全地面均匀散布高架格栅地板作为回风口。物理模型平面示意图如图2，气流流场分布如图4。模拟计算显示，对于均匀布置FFU方案，工作区1.2m及0.8m高度断面平均风速分别为0.1545m/s、0.1516m/s，可见散布末端过滤器送风口可以减小速度的衰减。虽然在送风口之间上部存在反向气流，形成小的涡流区，但在工作区0.8m－1.2m范围内已形成竖直向下的流线，时均流线平行较好，由于此洁净室产热量较小，热气流对流线影响可忽略，不会产生逆向污染，因此上部的涡流不会对主流区产生影响。空气中的微粒在重力、惯性和扩散三种作用力下运动速度和位移是微小的，直径在1μm时，微粒跟随气流运动的速度和气流速度相差不会大于10－3【3】。此设计中新风处理机组设三级过滤器，FFU中过滤器为U15≥99.9995%＠MPPS，直径＞1μm的微粒可视为零，因此，工作区产生的微粒能完全跟随气流一起运动，直接排出洁净室。
当进一步减小满布比时模拟计算可知，除送风口正下方—定区域外，其余部分已根本不能保证气流接近垂直向下，过滤器之间存在一个从天花板到地面贯通的巨大涡流区，污染物极易被卷吸进入涡流区内而不易排出。
经过模拟计算及分析，我们认为在送风口满布比为25%，均匀分布FFU，采用全地面均匀散布穿孔板回风，过滤器面风速在0.45m/s，相应换气次数为147次/小时，由于FFU可达到较大的送风面风速，以及均匀散布穿孔地板回风口的均流作用，因为如果采用侧墙下侧回风，就会在洁净室中间下部区域形成较大的涡流三角区【5】，因此，洁净室内能够形成比较合理的气流流形，在主流区内能形成基本垂直向下的流线，但在靠近四周墙壁处，由于形成受限射流，出现涡旋，因此在布置设备时，应避免将设备靠墙壁布置，而应留有一定距离，这是洁净室施工完毕，开始投入使用时应加以注意的。另外，此设计中虽然不能形成如传统满布高效过滤器送风口而形成的全室平行气流，但美国标准IES－RP－CC012.1【6】中已认为ISO5级洁净室也可采用非单向流流型或混合流型。
3理论计算洁净度
洁净室的洁净度级别由通风系统和室内污染源所决定。可以通过数学公式对其进行计算。根据粒子平衡理论，进入洁净室的粒子有室外新风带入、循环空气带入及室内污染源。对于电子厂房室内污染源主要是工作人员的产尘，而设备产尘很小可忽略不计。从洁净室排出的粒子有回风带出及由于室内正压而渗出的粒子。可得如下方程【7】：
达到平衡状态时，浓度方程变为：
其中
以上式中：Q，送风量，m3/sq，渗出的空气量，m3/s；V，洁净室的容积，m3；x，循环风的比例，此处为1；c，洁净室的浓度，粒/m3；c0，洁净室的初始浓度，粒/m3；c∞，洁净室的平衡浓度，粒/m3；c1，渗出空气的浓度，粒/m3；cout，室外新风的浓度，粒/m3；t，时间；ηout，新风过滤器效率；ηrec，回风过滤器效率；S，室内污染源，粒/秒；ε,通风效率。
新风预过滤器为F5（η＝55%），中效过滤器为F9（η＝95%），高效过滤器为H12（η＝99.5%），FFU中过滤器为U15（η≥99.9995%＠MPPS）；新风含尘浓度天津地区取为3×107粒/m3(≥0.5μm)；身着洁净服的工作人员走动时的产尘量为1×104粒/秒·人(≥0.5μm)；设同时有3人在工作；通风效率取为90%；新风比为4.42%。计算得出此设计的洁净室稳定含尘浓度为2857粒/m3（即81粒/ft3），达到ISO5级100粒/ft3的设计要求。
4结论
通过本文的研究可得到如下结论：
1）针对电子厂房洁净室发尘量较低，室内人员较少，热负荷较小的情况，通过选择级别较高的过滤器，合理布置末端高效过滤器的位置，回风方式后，即使设计的室内换气次数、断面平均风速低于规范建议的下限值，仍可有效地滤除粒子，满足空气洁净度要求。
2）CFD是一种较好的优化设计工具，结合工程实际情况，借助模拟工具进行辅助设计是必然趋势。
参考文献
1.严德隆.全国室内空气净化工程与技术发展研讨会.2001:94～97
2.徐腾芳,杨耀祖.洁净与空调技术,2002(B12)：37～42
3.许钟麟.空气洁净技术原理.上海：同济大学出版社，1998
4.陶文铨.数值传热学（第二版）.西安:西安交通大学出版社,2001
优化设计论文篇4
2.1功率级模型及其线性化
S3R控制环路模型可以简化成由误差电压作为控制输入端，输出电流作为最终控制结果的模型，忽略迟滞比较器的非线，将n个滞环控制器按照滞环电压与所对应的电流排列起来，如图3所示，虽然两级不是完全按照对角线连接起来，但是随着级数的增加，就可以把它近似线性化，简化控制系统设计．
2.2控制环路设计
S3R电路控制环路工作原理为当方阵供电电流超出负载要求时，母线电容充电，母线误差放大信号UMEA升高并达到回差比较电路设计的比较上限时，对应分流开关管短路．当方阵供电电流不满足负载要求时，母线电容放电，母线误差放大信号UMEA下降并达到回差比较电路设计的比较下限时，对应分流开关管开路．
3S3R电路稳健优化设计
通过对S3R电路常态仿真分析，母线输出电压满足(42±0.5)V标称要求，然后对电路进行灵敏度仿真分析，考虑当电路各个参数发生变化时，母线输出电压范围有多大程度的变化，据此找出可能引起母线输出电压最大变化的器件或参数，并确定在接下来的设计流程中着重处理哪些参数．灵敏度分析结果的数值越大，相应参数对输出变化的影响越大．通过灵敏度分析，找到对电路母线电压输出范围影响最大的参数，下面基于参数扫描分析稳压管，母线滤波电容，方阵电流，负载功率变化对母线电压的影响，并对母线滤波电容进行优化．本文对S3R电路进行最坏情况分析．具体过程如下:确定单级S3R电路为最坏情况分析电路对象;然后针对S3R电路工作环境及任务情况，定义最坏情况条件，令S3R电路参数值在表2浮动范围内按照正态分布随机取样;对所取样的参数值进行100次蒙特卡洛分析，检验在最坏情况下，器件在一定范围内浮动对母线电压输出的影响。
4结论
1)对在saber中搭建的S3R电路模型进行常态仿真分析，结果表明母线输出(42±0.2)V电压，满足±0.5V波动范围要求．
2)通过灵敏度分析找到对S3R电路母线输出性能影响最大的元器件．通过参数扫描分析，对母线滤波电容参数进行优化，确定母线滤波电容为6mF时，S3R电路母线电压输出稳定性更好，动态响应更快，过冲更小;稳压管在受－40～80℃温度影响变化内，电路母线电压输出满足在(42±0.5)V波动．并检验了单级S3R电路在一定方阵电流供给下的带载能力;
优化设计论文篇5
一、系统设计可行性分析
（一）技术可行性
我国当前企业办公中，信息化技术的应用层面非常广泛，特别是在会计工作中，不仅常常会用到Excel软件，也会应用专门的会计信息系统处理公务。对此，基于Excel平台，优化设计会计信息系统，将Excel集成到系统设计中，在系统中可以应用Excel对信息数据的加工、提炼技术，也可以有力支持企业会计信息处理决策，并提升系统管理各种会计信息的决策分析能力，发挥技术应用优势。
（二）效益可行性
会计信息系统设计中，基于Excel平台设计会计信息系统，可以运用Excel表格对会计管理信息数据进行相应的加工、提炼，并且可以挖掘分析出对企业未来战略发展有利的会计信息，从而能够为企业制定会计信息管理决策提供数据依据，制定更好的会计管理决策，提升应用该系统管理企业会计信息的工作效率。在实际中，可以使用Excel平台中的模拟运算表，对会计信息进行敏感性分析；也可以对企业会计信息数据运用计算公式进行统计，使企业会计管理工作方式更加简便高效。基于Excel平台优化设计会计信息系统，能够提升会计工作效率，进一步提升企业会计工作效率，提升企业发展效益，发挥积极影响。
二、基于Excel平台会计信息系统的软件设计实现
（一）优化设计系统架构体系
图2架构体系对于本次设计的会计信息系统中，基于Excel平台，优化设计系统，会计信息系统，确保实际的系统能够满足实际应用需求。Excel平台下系统的分层架构体系如上图2所示。
（二）设置Excel服务器
基于Excel平台，设计的会计信息系统中，确保将会计信息数据存储到会计信息系统的数据库之中，可以充分利用数据库的成熟、强大的管理数据功能，提升系统应用性能。在会计信息系统设计中，用户能够根据需要自主的定义会计信息管理模板，并且能够将模板中的数据输入到数据库之中，发挥强大的数据保护功能。在会计信息系统设计之中，Excel平台能够自动提醒待处理任务，还能够为用户提供方便的数据查询功能，让系统用户能够通过该系统随时追踪到会计报表单据流转的情况，提升会计信息系统应用效益。
（三）会计信息系统的数据构成
会计信息系统包含输入、处理和输出三个基本构成要素。进入会计信息系统的数据可以来自企业外部，也可以来自企业内部；企业会计信息系统生成的信息同时提供给内、外部使用者，没有内、外部使用者的信息需求，企业会计信息系统就没有存在的必要。会计信息系统的构成要素如下图3所示。图3会计信息系统的构成要素由上图可知，会计信息系统的核心是数据处理，因此可以在后续设计步骤中，优化设计系统数据库。
（四）数据库设计
在数据文件设计时，为增强系统安全性应采取一些控制技术，如文件被封设置文件存取权限。如某企业凭证库内.DBF数据格式，如下表1所示：数据库物理设计主要内容包括：1、确定数据的存储结构，从DBMS所提供的存储结构中选取合适的加以实现（确定存储结构的主要因素是存取时间、存储空间利用率和维护代价三个方面）；2、存取路径的选择和调整；3、优化确定会计信息系统中对于Excel表格数据的存放位置（在通常情况下，一般都会把数据表格中的易变部分以及稳定的数据部分进行分开管理，并且也分开存放系统中经常存取的数据与不常存取的数据）；4、确定存储分配。
三、系统设计实现效益分析基于Excel
平台优化设计会计信息系统，可以提升企业会计信息管理效率，发挥积极应用效益。基于Excel平台优化设计开发会计信息系统，相较于直接编程开发的会计信息系统，也能够为系统用户提供更加直观的会计管理交互界面，这样不仅可以缩短系统的开发周期，也可以减少开发费用。同时，基于Excel平台开发系统，只需开发者具备一定的会计知识与Excel软件知识，即便系统开发者不是高级程序员，也不是数据分析员，依然可以开发出企业适用的会计信息系统，满足实际需求。同时，基于Excel开发设计的会计信息管理系统，用户可以定期对系统自行维护，维护方法简单，不仅可以确保系统正常运行，也可以节省大量的系统维护费用，发挥积极经济效益。故此，在我国的会计信息系统设计中，随着未来Excel技术的不断提升，我国基于Excel平台设计的会计信息系统功能也会不断提升，不仅会加强对Excel数据表格的处理功能，也将会不断完善Excel会计信息系统的使用功能，提升会计信息处理效率，发挥积极影响。
四、结论
综上所述，基于Excel平台优化设计会计信息系统，不仅可以提升企业会计信息管理效率，也可以运用Excel平台技术，使设计的系统更具可用性，使用户更加青睐应用该系统，也可以有效促使企业未来的会计信息管理向现代信息化方向发展，发挥积极影响。
作者:冯长艳 单位:北京红牛饮料销售有限公司辽宁分公司
优化设计论文篇6
一般来说，压气机部件设计大都采用三维优化，但三维优化需要给定优化参数的初值以及变化范围，变化范围太大会造成巨大的计算量，变化范围太小又不足以保证覆盖最佳方案。为了解决以上矛盾，本文将在过渡段初步设计的基础上进行全三维优化设计，设计流程如图2所示。
初步设计：通过求解二维子午平面上的速度梯度方程结合遗传算法对流道几何进行筛选，利用其计算快速的特点可以在参数化空间中进行大范围的搜索，得到最佳初步结果。三维设计：利用三维粘性N-S方程与优化算法的结合对三维参数化模型进行设计，计算耗时较长，但精度较高，直接对需要优化的参数进行计算，并借助神经网络与遗传算法对结果进行优化。初步设计为三维设计提供优化参数初值，以初值为基准，给定优化参数变化范围（比如正负20%），然后在此范围内进行三维粘性优化，得到最优解。
1参数化方法
过渡段参数化即是由自由参数确定过渡段几何形状的过程。参数化的标准是用尽可能少的自由参数覆盖尽可能大的样本空间。图3给出了本文的过渡段参数化方法。根据前人所取得的经验，过渡段流道沿流动方向面积分布对于控制流动损失至关重要，所以本文流道参数化由流道中线+流通面积两个要素来控制，流道中线由4点样条曲线确定，它决定了气流从低压压气机到高压压气机之间的流动方向变化，流通面积则通过流道沿流向的高度(如D1，D2)来控制，D1,D2在几何上已经考虑了支板厚度对于流通面积的阻塞作用。支板部分采取两截面构造支板，积叠线为直线，通过定位点、斜率控制位置。
过渡段造型的步骤为：首先由进口高度中点，出口高度中点，中线两控制点总共4点，通过样条曲线拟合为中线，并假设该中线即为流线，在两控制点处根据给定的准正交流动方向面积（也可以根据需要增加面积控制截面）确定该处对应的流道宽度D1,D2。流道宽度确定以后就可以沿着与中线垂直方向得到轮毂、机匣的两个位置，最后结合这两个位置以及进出口几何尺寸以样条曲线拟合成轮毂机匣端壁，采用的样条曲线为NURBS曲线，可方便地给定进出口几何参数。
2二维、三维计算评估方法
二维评估方法使用流线曲率法求解子午平面上的速度梯度方程来获得流场的初步参数。所求解的速度梯度方程如下：式中MV为子午分速度，l为准正交线长度，α为流线切线与轴向夹角，γ为准正交线与半径方向夹角，mR为计算节点处的曲率半径，r为节点半径，ρ为密度，G为质量流量，m为流线长度，mM为子午马赫数。为了考虑支板对于通道的阻塞作用，定义B为网格节点的阻塞系数，表达式为B=(2πr−支板数×节点处支板厚度)/2πr，κ为阻塞系数的影响因子，代表阻塞作用反映在子午平面上的强弱。
二维计算还需给定相应的损失模型，这里采用的是文献中推导并经实验验证的切应力损失模型。计算中首先由给定的总压损失初场求解速度梯度方程确定速度场，求出速度场后结合混合长度理论求出切应力τ，这里混合长度作为常数，然后由式(2)确定沿流线的总压损失，损失松弛后进入下一次计算，如此迭代可求得收敛的速度场，最后按质量平均计算出口的总压损失。
需要说明的是，以上方法只给出了端壁损失，并考虑了支板厚度对于端壁损失的影响，并没有将支板损失部分考虑进去。二维评估方法中计算结果难以同三维计算结果精度相提并论，但是可以肯定的是二维方法可以明显将局部曲率过大的流道筛除，可以快速得到流向扭曲均匀、面积无多峰值变化的相对好的初步设计结果。
三维计算使用商业软件NUMECA/FINE模块，计算定常流动下的带支板过渡段总体性能，待优化的参数为总压恢复系数。三维计算网格数、计算精度已经经过校验，这里就不详细列出。
3优化算法
初步设计采用的优化算法为单目标遗传算法，采用整数编码，包含有杂交、变异、反转算子。精英沉降策略。采用动态生存压力，算法初期给予较低的生存压力，确保样本多样性与全域搜索能力，后期给予较高的生存压力，可加快不良样本的淘汰。如式(3)通过对样本适应值进行变换，以达到加速进化的目的，其中生存压力为t三维设计使用遗传算法与神经网络结合的优化策略，用DOE得到的样本对神经网络进行训练，得到参数-性能的映射关系，然后运用遗传算法从该映射关系中发掘新的优良样本并对映射关系进行修正，如此迭代使最佳样本性能逐步提高达到最优解，如图4所示。
算例分析
为了检验上文所发展的设计方法，对一个算例进行了设计分析。给定的几何参数为R1h=0.6m，R1m=0.657m，H=0.11m，L=0.5m，R2m=0.394m，进出口面积比Ainlet/Aoutlet=1.0。支板数8个，支板翼型采用NACA642-015A，支板弦长0.3m,支板倾角90度。参数具体含义见图3。为了比较初步结果与三维结果的差别大小，在该算例中对三维优化参数赋予了较大的自由度，图5给出了经过参数化后的流道型线的变化范围。二维计算中流线设定为21条，计算站为11个，如图6所示。三维计算中，计算网格节点数为64万，如图7所示。湍流模型为S-A模型，边界条件为进口总压321200pa,总温400K，出口给定流量228Kg/s，近壁面Y+小于9，进出口延伸长度为通道高度的2.5倍。
优化的最终结果为：过渡段总压恢复系数0.993，总压损失系数0.04。优化之后的流道型线如图8所示。图8中还给出了二维优化的型线和不考虑支板的阻塞的等面积流道型线。可以看出，由于考虑了支板对流通面积的阻塞，二维、三维优化后的流道明显外扩，属于扩张-收缩型通道，并且初步设计结果同三维设计结果略有差异，说明初步设计的结果在一定程度上逼近了三维设计的结果，说明以后可以在三维优化中给予参数适度狭小的变化范围，提高设计优化速度。
图9中设计2为本算例三维优化结果的面积沿流向分布，如图可见，面积变化呈现先增大后减小的趋势，这与文献中优化后的的面积分布规律一致。当然这一变化趋势是在进出口面积相等的条件下得出的。一般认为，过渡段应该处于顺压梯度，这样的设计损失最小，不过考虑到支板的损失与气流速度有关，速度越高损失越大，所以过渡段前半段快速扩压有助于减小支板区的总体流速，进而减小由于支板造成的损失，但是这一扩压过程将造成端壁附面层的加厚，加重损失，所以存在最佳扩压度使总体损失最小。
前半段的面积扩张也给后半段的面积收缩创造了可能。为了说明面积变化规律对于流动损失的影响，下面给出了本算例三维优化结果（采用扩张-收缩面积变化规律，如图9中设计2）与采用收缩-扩张面积变化规律的设计方案（下文简称设计1，仅与设计2对比，非本文设计结果）的一些流场对比。
如图10所示为设计1(design1)与设计2(design2)的出口熵分布比较，可以看出相比设计1，设计2的高损失区域明显减小，附面层的熵最大值减小，支板造成的损失区域、损失大小都减小。图11给出了支板近壁面极限流线，可以看出设计1支板尾部接近轮毂区域出现了较强的二次流动，而设计2没有出现这种情况。
如前文提到的，在轮毂与支板后部交汇处存在着由于轮毂壁面凹曲率和支板翼型收缩造成的双重扩压作用，对于该处角区的低能气流最容易发生分离，设计2之所以没有出现分离，是因为流通面积的收缩抑制了这一双重扩压作用，如图12所示为50%支板高度流面的静压力分布，设计1沿流动方向的压力分布呈现高-低-高的变化，设计2则是低-高-低的变化，从支板中后部开始呈现顺压力梯度。这一变化可以明显减小支板损失部分，而对附面层发展部分影响不大。综上所述，沿流动方向扩张-收缩型通道在减小流动损失方面较为理想，在弥补了支板厚度带来的面积阻塞之后仍然呈现扩张-收缩型，说明压力沿流向低-高-低的变化方式才是最理想的。
结论
1)本文探讨了压气机带支板过渡段设计方法，并发展了相应的设计程序。针对一算例开展了设计工作。初步设计结果同三维结果之间略有差异，说明三维优化前的初步设计对提高优化速度是可行的，肯定了本文关于设计分两步走的方案。
优化设计论文篇7
随着近年来处理器性能大幅提高，雷达天线外流场数值模拟分析方法的快速和成本优势正逐渐显现。目前，在雷达天线外流场结构优化设计方面有着良好的应用前景［5-8］。本文提出的舰船用雷达天线外流场结构优化设计方法，其主要特征和流程如图1所示，主要包括以下步骤:步骤1初始外形结构方案:根据雷达总体技术和适装性要求，结合雷达工作的环境条件，给出雷达天线的初始外形结构方案;步骤2三维实体建模:根据雷达天线外形结构方案，进行三维实体建模;步骤3根据CFD特点对外形结构进行简化:外形结构简化，使得数值模拟计算的效率和准确性都能兼顾;步骤4数值模拟:进行天线外流场数值模拟计算;步骤5仿真分析结果输出:对仿真分析结果进行后处理后输出;步骤6根据风洞试验特点对外形结构进行简化:外形结构简化，使得风洞试验模型的可加工性和试验准确性都能兼顾;步骤7风洞试验:进行天线转台系统模型风洞试验;步骤8风洞试验结果输出:对试验结果进行处理后输出;步骤9外形结构方案更新:对天线外形结构进行优化设计，进行新的数值模拟和风洞试验重复步骤3～8，直至优化设计结束。通常步骤3～5的重复次数要比步骤6～8的重复次数多，因为不是每次数值模拟的结果都有价值。如果仿真分析结果表明某外形结构方案的风载荷比初始结构方案的风载荷还要大，就不需要进行风洞试验，而直接进入步
2结构优化减重设计
在雷达天线外流场结构优化设计技术的基础上得出雷达天线转台系统所受的总载荷。根据天线转台系统所受的总载荷，对结构件进行刚强度设计和校核，开展天线转台系统结构优化减重设计工作。目前，主要从以下几个方面开展了工作，并取得了一定的进展。
(1)收发分机冷却方式的选择固态收发分机装放在相对密闭的机架箱体内，采用整体防雨雪、模块化设计。其中TR组件、大功率电源等模块在工作中会产生大量的热量，对工作环境有一定的要求，尤其是TR组件的壳体温度要求不大于70℃。整个收发分机的总发热量接近10kW。为了将收发分机的热量有效地散发出去，可选的冷却方式主要有敞开式强迫风冷、循环风冷和循环水冷等3种。不论采用何种冷却方式，冷却介质都需要通过多路介质环输送到收发分机内部。经过深入分析和调研，对采用这3种冷却方式下的天线转台系统重量进行了详细的估算，只有在收发分机采用循环水冷的冷却方式下天线转台系统的重量才可能低于1200kg。最终选定循环水冷作为收发分机的冷却方式。
(2)动力传动系统优化设计按照舰船用雷达正常工作相对风速要求，得出了方位电机的扭矩和功率需求，以此为依据选定电机。由于外形结构的原因，尽管该项目雷达天线系统的重量和转动惯量比某大型舰船用中远程三坐标雷达天线系统要小很多，但是由于方位风力矩较大，所需的方位电机功率不小于15．1kW，而后者的方位电机功率需求不大于13．9kW。在执行电机选择时，由于系统为长期连续变载荷工作的驱动系统，需要根据“惯量匹配”的方法来选择电机。根据功率需求，有3种电机可选，重量分别为50、67和86kg。经过认真的比对筛选以及惯量匹配计算，最后选用了小惯量电机，负载惯量折算到电机轴上两者之比为2．59，能够满足使用要求，且伺服控制性能也比较好。两型雷达所用电机功率和重量等参数如表1所示。可以看出，在满足载荷要求的前提下，该项目选用的电机额定功率更大，但是重量更小，从而有效地降低了天线转台系统的重量。
(3)结构优化减重设计和刚强度校核计算天线转台系统方案设计的一个重要依据是负载计算结果。根据载荷计算结果来进行结构件的刚强度校核和电机功率校核，从而进行结构方案设计和电机、减速箱选型。首先进行关键受力构件的结构设计，并进行三维建模。根据载荷计算结果，对关键受力构件进行了初次的刚强度计算和校核。接着，根据初步的刚强度计算结果以及结构学和力学的相关知识，进行关键受力构件的优化减重设计，甚至是重新设计。然后，对优化减重设计后的关键受力构件进行刚强度计算和校核。上述过程反复进行，才能有效地减轻关键受力构件的重量，从而降低天线转台系统的重量，达到结构优化减重设计的目的。减重优化设计和刚强度校核计算流程刚强度分析仅仅是个目的而不是结果。对于有限元分析得出的应力应变分析结果，如果表明最大应力点的应力远小于材料的可承受应力水平，最大变形远小于设计要求，表明结构件的刚强度能够满足设计要求，而且设计较为保守。要想达到优化减重的目的，需要进一步设计和分析，根据仿真分析结果，对结构件进行优化设计，该加强的部位加强，该减重的部位就要进行减重设计。这个过程是一个不断反复的过程，而且非常繁琐，需要花费大量的时间和精力，才能取得比较好的效果。在结构优化减重设计过程中，必须始终保证关键受力构件的强度留有足够的余量，以确保雷达天线转台系统的结构可靠性和稳定性。
3轻型材料及其工艺技术研究
舰船雷达装备结构上大部分采用钢材、钛合金或铝合金，并有一定数量采用复合材料。在该演示验证雷达天线转台系统方案中，就采用了轻型金属材料钛合金和铝合金，并采用了一定数量的复合材料。目前，真正用在雷达结构上的高性能复合材料还不多。为了提高雷达抗恶劣环境条件的能力，实现雷达的轻量化和小型化，一些先进的复合材料，如碳纤维复合材料，随着工艺技术的进一步发展和材料成本的逐步降低，必将在雷达结构中得到越来越多的应用。在选用工程材料或复合材料时，还必须考虑材料的使用性能、工艺性能和经济性，并根据所用的材料选择相应的工艺处理方式，通过工艺处理获得所需要的力学或工艺性能。
4适装性结构优化设计结果
结合某项目雷达天线转台系统，从天线外流场结构优化设计技术、结构优化减重设计、轻型材料及其工艺技术研究等方面进行了分析和论证，取得了较好的效果，最终达到了预期目的。该项目雷达天线转台系统优化前后的重量比较
优化设计论文篇8
在建筑给排水工程构建过程中，需要以相关工程建设标准作为依据及参考，并保证实际施工按照标准进行，以实现工程质量品控。从建筑给排水工程设计标准来看，目前我国具有相关标准超过200种以上，分为四级两类。四级是指国家标准、行业标准、企业标准及地方标准，两类是指推荐性标准与强制性标准［1］。除此之外，还有工程建设标准协会标准、设计参考手册等。在实际设计工作开展过程中，由于设计标准繁多，易出现紊乱，使得相关设计人员难以把握。另外，在建筑给排水标准体系中内容重复现象较为严重，还存在内容交叉或矛盾的情况，给实际设计工作造成了较大的影响。为进一步完善建筑给排水工程设计，必须要对相关设计标准进行整合优化，以为设计工作提供良性基础。由于建筑给排水工程是典型的系统性工程，所以在实际设计过程中要遵循一定的原则，如此才能保证设计质量，具体如下［2］:(1)整体性原则。系统性原则是建筑给排水工程设计的核心原则，要求在设计过程中做到“先看整体，再看局部”，将微观问题上升至宏观角度，并将部分与局部置于整体与全局之间进行考察，以保证局部设计与整体目标相符;(2)目标性原则。给排水工程设计强调了目标的重要性，设计必须跟随目标进行，才能构建出具有预期效果的系统，并保证系统良性运转;(3)适应性原则。给排水工程需要基于外界环境才能发挥作用，所以在设计期间，应保证工程系统能够适应环境。即便外界环境发生变化时，给排水系统也能够根据环境变化，进行自我调控，以适应这种变化;(4)优化性原则。工程设计无法一蹴而就，需要根据实际情况不断优化，才能得到最优设计。总之，建筑给排水工程设计是一个综合性的过程，需要从多个角度充分考虑，以保证设计质量，从而为工程施工创造基础。
2建筑给排水工程设计优化整体流程分析
建筑给排水最优设计是通过系统分析原理及最优化技术设计出低能耗、高效率、低成本、高稳定性的给排水系统的综合性过程。一方面，通过优化设计能够让系统结构得到完善;另一方面，优化设计保证了系统参数能够达到相关要求［3］。从国内给排水系统优化设计环境来看，目前已经形成了大量系统性的优化方法，并在前人研究的基础上获取了大量经验性数据，极大程度上简化了设计过程，提升了设计效率。合理应用优化设计，能够得到更为满意的参数、结构，促使整体效能达到最佳，并可让系统实现自动化运行及管理。另外，优化设计是一个不断发掘、寻找、获取更优良系统的过程，可促进新系统形成。通常情况下，给排水工程优化设计流程包括以下几个环节:根据给排水系统要求确定问题筛选目标寻找综合性方案构建分析模型求解最优值决策与评价落实设计。在优化设计过程中，往往遇到的都是工程实际问题，涵盖了较多的复杂因素，导致无法完全确认结构及功能性是否能满足要求。将给排水工程项目由一个工程简化成一个能实现功能需求、能反映主要问题并可定量表达和模拟优化的切实可行的替代系统，是系统设计首要环节，也是最为关键的环节，它会对最终的优化结果产生直接影响。通过上述系统化处理，可确认各要素对系统功能目标的影响，并可根据分析结果，确定主要影响因子及次要影响因子，让优化设计能做到“有的放矢”，这与上文中所提到的目标性原则也是相契合的。然后，再根据问题分析结果，确定实际目标，主要涉及内容包括水量、水压、水质、供水安全性及供水经济性。在建筑供水管网方案确定后，以其中某一项内容作为目标函数，其他内容则视为约束条件，构建出约束条件与目标函数的表达式，以获取最优设计方案，并结合以上分析结果进行建模。建模时要扣住主要影响因子，尽可能保证模型简洁化，以便于分析计算。同时，要求所设计的模型能够与其他模型有效衔接。再通过模型优化求解及检验，获取模型的最优值，让系统能够保持最理想的工作状态。最后对优化设计进行有效评价，并对其中存在的瑕疵进行修正，让优化设计产生最佳效果，并严格按照设计方案实现产品。
3建筑给排水工程优化设计具体环节分析
3．1给排水系统整体构建
由上文可知，给排水工程是一个系统化的工程，在进行优化设计时，也需要将其视为一个系统。为保证系统具有健全的功能，就必须保证系统功能模块之间的平衡性。给排水系统构建方法较多，最常见的包括以下几种［4］:(1)论证法。该方法适用于系统发展较为成熟，但存在新系统或方法或多种方案可以采用的情况;(2)规范化方法。该方法适用于一些较为成熟的系统，以前人经验为基础构建模型，并加入实际数据信息，便可获取系整体结构，该方法适用性较好且较为便捷;(3)试探法。对于一些较为复杂或新型的系统，可采取试探法构建。这种方法顾名思义，设计人员只能通过自身经验及创造力摸索系统构建方法，对相关人员具有较高要求，属于典型的创新性方法。当获得设计方案后，需进行针对性的调研及论证，以保证方案的可行性。
3．2给水系统设计优化
给水系统的主要作用是为用户提供可靠、稳定的生活、生产或消防用水点。通过优化设计，可让给水系统具备更好的节水、节能性能，并为相关维护工作提供便捷。随着建筑给排水工程优化设计的不断深入，产生了一些新的系统优化模型，其中“市政水源二次供水前置设备全流量高效变频调速给水设备(带气压罐)用户”模型具有较好适用性与经济性［5］。此模型中，变频调速给水设备的加入让系统具备了更好的节能性，并降低了系统复杂程度及二次污染，提升了系统运行效率。同时，利用二次供水前置设备科充分利用市政管网余压，保证供水的稳定性。当然，构建上述系统初期投入成本较高，但从长远角度来看，其节能性较为理想，所节约的电能远超过初期投资。
3．3排水系统设计优化
排水系统优化方法较多，但需要注意两处关键点。首先，要对通气管进行合理设置。根据实际要求，采取有效的通气技术促使排水气体散逸，避免排水系统出现水封的负压虹吸及正压喷溅现象，使管道内空气保持良性循环。其次，要合理筛选排水管材。目前，大多数排水管均采用塑料管(塑料管具有成本低、重量轻、安装方便、水流阻力低的特征)但水流噪声较大，且容易老化。因此，在对噪声要求较高的地方应选用柔性接口离心铸造的铸铁管进行排水，以满足实际要求。雨水排放系统也是排水系统的重要构成部分，在筛选雨水排放系统时，要优先选择安全、经济性的雨水系统，以保证地面不会出现冒水，屋面不会出现溢水，且管道能满足正负压要求，不会出现漏水。
4结语
建筑给排水工程优化设计是一项系统化的工作，需要从多个角度并结合实际需求进行全面性分析，通过分析建模、最优值求解等一系列措施，获取最佳方案，让给排水系统质量得以保证。
作者:韩松 单位:杭州信达投资咨询估价监理有限公司
参考文献:
［1］丁陇云．关于建筑给排水工程施工组织优化的分析［J］．江西建材，2016(01):68－69．
［2］寇昭．浅谈高层建筑给排水工程优化设计［J］．经营管理者，2013(09):289．
优化设计论文篇9
采用Crossright公司设计的APSYS对InGaAs红外探测器进行模拟计算。APSYS是一款2D/3D有限元分析软件，它包括了许多物理模型，例如热载流子输运、异质结模型、热分析等，拥有强大的模拟功能。这里我们基于漂移-扩散模型，通过求解自洽解泊松方程、电流连续性方程来得到较为精确的模拟曲线［7-9］，对器件进行优化及设计。首先在APSYS中建立器件结构模型，调用物理模型(泊松方程、电流连续性方程、光子波动方程、光子速率方程、光子增益方程等)，参考软件数据库设置详细的控制条件(各层载流子迁移率、载流子寿命、电压、复合速率等)，编辑输出命令集合(暗电流、光电流、光谱响应度等)，得到暗电流和光谱响应度的模拟结果。然后，通过调整盖层(P、N1、N2)厚度和载流子浓度等来使暗电流和光谱响应度的综合指标达到最佳。
3结果与讨论
3．1模拟结果与实验结果的对比
为了验证APSYS模拟PIN型延伸波长In-GaAs近红外探测器的可靠性，我们对InP盖层和InAs0．6P0．4盖层的InGaAs探测器进行了模拟，并与实验结果进行了对比。两种探测器衬底均为InP，掺杂浓度为2E18;缓冲层分别为100nm和80nm的In0．82Ga0．18As，掺杂浓度为2E18;吸收层分别为2．9μm和3．1μm的In0．82Ga0．18As，本征载流子浓度为3E16;盖层为0．9μmInAs0．6P0．4和3．1μmInP，掺杂浓度为2E18［10-12］。图1为模拟计算和实验测得的器件相对光谱响应度的对比，从图中可以看出二者较为接近。实验测得的相对光谱响应度略小于模拟计算出的值，这是因为模拟计算是在理想条件下进行的，而实验制作的器件要受到实际工艺技术水平的制约。另外，实验测得的相对光谱响应度在1．38μm和1．9μm处出现了波动，这主要是由于红外辐射中的一部分被空气中的CO2和H2O吸收所致。图2为模拟计算和实验测得器件暗电流的对比，由图可知二者极为接近。同样，实验暗电流略大于模拟计算所得暗电流，这是由实际工艺条件造成的。综合上面的比较，我们可以得出结论，用APSYS对PIN延伸波长探测器进行模拟计算是精确、可靠的。
3．2新型复合盖层InGaAs红外探测器优化设计
在验证模型之后，我们优化设计了一种新的结构:复合型盖层延伸波长InGaAs探测器。即盖层中采用PNN结构，以期提高器件性能。使用InGaAs盖层不仅容易生长而且可以减少与吸收层之间的晶格失配，减少位错，降低暗电流;而采用InAsP、InAlAs作为盖层，则会使In0．82-Ga0．18As材料的表面钝化，从而降低表面复合率。为了提高器件的量子效率，减少晶格失配带来的位错，我们用Vegard定律计算得到与In0．82Ga0．18As晶格匹配的两种盖层应为In0．82Al0．18As/InAs0．6P0．4。另外，本征的In0．82Ga0．18As吸收层相对于重掺杂的盖层和N型缓冲层与衬底来说是高阻层，可以有效抑制载流子热扩散电流，从而降低器件的暗电流，提高器件的灵敏度。根据Piotrowski［13］提出的理论模型，吸收层的厚度在2～3μm时，探测器的探测率［14］最大。因此，综合探测器的探测率和量子效率等各方面的因素，我们优化设计In0．82-Ga0．18As本征吸收层的厚度为2．5μm，这样可以在保证响应速度的同时尽可能提高量子效率。综上所述，计算中采用的模拟参数为:衬底为1μm的N型InP材料，载流子浓度为2E18;缓冲层为1μm的N型InxAl1－xAs(x=0．52～0．82)渐变组分缓冲层，载流子浓度为2E18;吸收层为2．5μm的Ⅰ型In0．82Ga0．18As材料，载流子浓度为3E16;在盖层的PNN结构中，P层为In0．82Al0．18As，N型分别为InAs0．6P0．4和In0．82Ga0．18As。PNN盖层各层厚度模拟计算数值如表1所示。在确定最佳厚度后，我们进一步调整载流子浓度取值范围，载流子浓度从1E16到2E18，每隔1E16(1E17、1E18)取一个值。通过比较暗电流和相对光谱响应度，我们得出优化后的器件结构如图3所示。图4所示为PNN复合盖层InGaAs探测器在最佳载流子浓度下的相对光谱响应度曲线。在外加反向偏压为0～0．1V时，优化后的器件暗电流密度为10－5数量级，比常规的(10－4)小一个数量级。图5为优化后器件的相对光谱响应度曲线，由图可知它的长波截止波长为2．6μm，短波截止波长约为0．9μm。相对光谱响应度的峰值出现在2．0μm处，比常规的PIN型InGaAs红外探测器峰值小10%，对器件性能影响不大。综上所述，图3所示的器件结构大大提高了InGaAs红外探测器的性能。
3．3暗电流机制的分析
为了探究暗电流机制，我们模拟计算了优化后的InGaAs探测器在不同工作温度下的暗电流。图6为暗电流随1000/T的变化关系。我们知道，产生-复合电流、扩散电流、界面复合电流和隧穿电流［15］为InGaAs红外探测器暗电流的4种机制。扩散电流［16］主要为耗尽层边缘的热激发产生的少数载流子从P区、N区向耗尽层扩散形成的电流;产生-复合电流［17］主要为热激发产生的载流子在电场的作用下由势垒区向势垒两边漂移而形成的电流;界面复合电流主要为由于材料体系的失配位错而产生的界面电流;隧穿电流主要为隧道效应而产生的电流，按照载流子穿越禁带方式的不同，分为带间隧穿电流和缺陷隧穿电流［18］。扩散电流和产生-复合电流都与1000/T成线性关系。所以在温度大于300K(图中Ⅰ区)时，暗电流主要为扩散电流和产生-复合电流;在250～300K区间(图中Ⅱ区)，接近线性变化，但斜率小于Ⅰ区，此时暗电流主要为带间隧穿电流;当温度低于250K(图中Ⅲ区)时，曲线几乎不变，此时暗电流主要为缺陷隧穿电流。
优化设计论文篇10
运营管理体系构建可以为企业提供战略的组织保障，所以，进行运营管理体系优化的战略设计一定要明确。对企业优热和劣势进行系统的分析，确定企业战略目标。企业外部威胁：企业外部环境受到政策、经济和社会等多方面因素影响和威胁。政治上，房地产企业受到国家土地管理越来越严格的影响，导致土地成本不断升高，地房开发资金不断增加；经济上，受到银行贷款政策日益严格，甚至可能改变政策的影响，使地产开发融资十分困难，造成资金的紧张，竞争激烈；在社会上，消费者的消费日趋理性化，要求企业专业性要不断提高。企业外部机会：外部有威胁就有机会。在政治上，由于国家或地方政府都有一定的税收减免政策，对房地产行业可以起到一定的支持；在经济上，城市圈的建设为地产行业带来发展机遇，而且居民收入不断增长，也影响了地产行业发展。内部劣势：地产行业内部也要进行优劣势的分析。劣势为，地产行业众多，如果地产开发企业的知名度不够，品牌不强是很难获得竞争的机会；如果地产企业规模不大，也很难获得土地资源的开发权，企业的发展就受到很大的约束；地产企业如果规模不大，管理上就会不科学，尤其是中层管理人员水平受到一定的限制；如果地产企业的资金和实力不够强，很难实现融资。内部优势：地产企业即便有一些劣势，还有很多优势存在。地产企业如果是本土企业就会了解本地文化与消费习惯，可以了解消费者的实际需求，开发出真正适合本地区消费者需求的产品；地产企业如果规模小，就可以进行灵活的组织，可以通过不断的创新，使企业获得更大的发展空间。
三、地产运营管理体系优化体系的组织设计
地产企业的运营管理要实现战略目标，就要具备相应组织体系的保障，而地产企业现行组织架构基本上是可以满足工程项目开发的实际需求的，不过，要将组织架构进一步优化，更利于地产企业的发展需要。在组织静态结构上看，各部门的职责都定位在利于公司的发展和要求上，而静态的结构优化是对某些缺失职能的优化，例如：成本的管理和定位、策划等方面职能。在组织动态结构上看，地产企业的组织体系责权并不清晰，使各部门的动态职责和各方面的配合、接口都不清晰，这种责任不明确和组织效率低的行为都会影响地产企业的正常发展。对组织动态结构的优化是建立起清晰权、责的组织体系，使各部门间更好的实现沟通和协调，使领导可以更好的以事务性管理来解决问题。
四、地产运营管理体系优化体系的业务流程设计
地产企业业务流程中还存在很多问题，最主要的问题是未按照系统方法实现流程的规划，而业务流程可以分级和分类，通过规划管理明确流程的管控体系，使地产企业的工作效率低下，十分繁琐和复杂。地产企业结合自身组织的结构，以价值链完成业务流程的分级分类，然后进行规划，建立起业务流程体系。以价值链的理论，地产企业的价值链以基本活动与辅助活动组成的。基本活动从开发的顺序可以分成：环境调研、土地资源的开发、工程项目定位、营销策划及工程管理等方面内容。
五、地产运营管理体系优化体系的绩效评价设计
地产企业的绩效评价系统是以主要构成要素来展开的，而绩效评价系统有评价主体、客体、目标、指标、标准、方法及报告等内容组成。通过对地产行业及施工企业经营的特点进行综合的分析发现，结合了地产企业战略和组织架构、运营体系后，可以总结出影响地产行业绩效的重要因素，借鉴了平衡积分卡，可以优化地产企业运营绩效评价的指标体系。
优化设计论文篇11
1小型水闸工程设计优化的必要性
上海市本身就坐落在长江的下游区域，河道密布，河系发达，在这之中建设了为数众多的小型水闸工程。这些小型水闸建设的主要用途就是进行防洪排涝。而要想使得小型水闸工程的作用得以全面的发挥，就需要对小型水闸工程进行适当的设计优化，建设适宜上海地区发展要求的水闸规模。在最近的几年，由于气候的异常，上海市也出现了严重的内涝灾害，很大程度上阻碍了城市的发展，甚至危害到了人们的生命财产安全，所以，要想使得城市能够正常的发展和得到建设，就需要对小型水闸工程进行合理的设计优化。上海地区有着独特的城市布局以及建设用地需求，因此，在对小型水闸工程进行设计优化的过程中，也需要经过两个阶段，其一就是要严格的根据城市的规划以及防洪排涝的要求，来对小型水闸工程的具体布局形式以及建设规模，在设计的过程中以及在设计完成之后，都要针对工程设计进行反复的检查，并且不断的进行复核优化。在设计规划的过程中，主要是针对水闸工程进行总体设计，而相关的工程研究单位则主要是针对单一的水闸工程进行研究，由于关注的因素不同，所以，设计与实际的建设往往会存在一定的偏差，这样就无法有效的实现设计与建设的契合，从而导致了小型水闸工程在规模的设计上并不合理。针对上海市的实际情况来进行分析，水闸的建设规模受到不同因素的影响，在各个阶段中，所需要注意的问题也不相同，要想使得小型水闸可以充分的发挥出其本身的作用，就需要对小型水闸工程进行设计优化。
2针对小型水闸工程进行设计优化
2.1闸室的横向布置
一般来说，小型水闸的建设数量较多，而且在小型水闸中，单孔水闸则占的比例更大，通常以往的小型水闸的边墩采用的是大底板重力式边墩进行修建，这样的边墩主要是依据混凝土本身所具有的重量来对对水压力以及土压力进行抵抗。根据相关的渡槽设计原理，为了使得闸墩可以保持稳定性，就需要在闸墩之间安设一个压杆，利用这一压杆来对闸墩压力抵抗能力进行提高，将闸墩的结构形式进行有效的转变，将原有的闸墩形式转变为“U”形结构，详见图1。一般来说，小型水闸的底板以及边墩都较厚，而且水闸孔洞的宽度以及高度两者之间的差距并不大，墩后土压力也基本上也与墩前的土压力相一致，根据这一情况，可以对小型水闸的线刚度进行计算，由计算的结果可以了解到，墩后以及墩前的线刚度较为相似。由此，我们可把闸墩和底板看作一整体式超静定结构，计算如图2。上海市生产掏节制闸，设计流量7.98m3/S，门高3.0m，门宽20m，采用“U”型有压杆结构，闸室钢筋混凝土断面面积为6.87平方米，钢筋混凝土量为41.22立方米.钢筋仅为0.7吨。比重力式闸墩可减步混凝土7.74立方米.钢筋0.4吨，减步投资0.8万元。（这段有问题,门宽20m,跟上图不符，不是小型水闸的例子，仔细看看，这是评高工论文，低级错误不能有）。
2.2闸墩的纵向布置
一般小型水闸闸室长为2～3倍上下游水位差.闸室较长。闸墩厚一般为1／4～1／5孔宽，门槽应力不大.门槽位置一般距上游墩尖1／3墩长，生产桥多置于门槽之前，则门槽后的2／3墩长只承受闸门压力和水平剪刀。把门槽以后的闸墩做成斜坡，既可以减步闸墩的混凝土量，又有利于闸室的稳定。
2.3其他
如上下游翼墙少使用重力式，多采用扶壁式或空箱结构，工程量会相应减少。另外混凝土排架由双柱梁式结构变为双柱桁架式结构。工作桥梁和排架往端弯矩和剪力减小，断面尺寸及配筋都减小，结构更合理。另外，工程设计阶段既不能简单的以规划确定的排涝流量作为水闸的设计流量，也不能简单地加大设计流量，而应该在了解规划意图和边界条件的基础上，综合考虑各种影响因素后合理确定。上海地区的小型水闸大致可分为两类，一类是黄浦江中上游两岸支流和各水利片的控制水闸，这些水闸上下游水位差较小，排水受下游水位顶托影响较大，设计流量应在规划的基础上尽可能放大；另一类是长江、杭州湾沿岸支流的水闸，这些水闸潮差较大、低潮位较低，排涝条件较好，设计流量较规划流量相当或略有放大即可。
综上所述，为了能够建设出适宜上海地区的小型水闸工程，就要根据上海地区的具体情况以及参照相关的建设标准，设计出高质量的小型水闸工程，在对小型水闸工程进行设计优化的过程中，主要是针对闸室、闸墩以及其他的部位来进行设计优化，针对设计优化的部位进行反复的检验，从而保障小型水闸工程的设计质量，这样就可以发挥出小型水闸的真正功能，进而为城市的居民提供充足的用水，最大限度的保障城市居民的生命财产安全。
作者:巨媛媛 单位:上海明波水利设计有限公司
参考文献
[1]侯建秀.新疆某无坝引水进水闸的设计[J].水利科技与经济，2012（11）
优化设计论文篇12
基于有限元的相关理论，首先对标定装置的机械结构建立模型。黄色部分为标定装置，蓝色部分为电场传感器。然后，对几何模型进行单元剖分、加载，可求解出标定装置两极板间的电场分布情况。根据求得的电场分布情况，可进行标定装置结构参数的设计。在计算求解过程中，改变加载在两极板间的电压，使两极板间形成的电场强度的理论值始终为20kV/m。被标定的场磨式电场传感器外壳直径8cm，感应片直径6cm，传感器外壳与标定装置的下极板接触。
2.1标定装置极板间距和极板直径对电场的影响研究
在标定装置的设计上，受限于被检电场传感器的尺寸，以及要考虑标定装置的便携性，把标定装置的极板直径L固定为16cm。在L固定的条件下，分析两极板间距H对极板间电场强度的影响，并以此确定极板间距H。依照图2所建立的模型，取H值分别为1cm,2cm,3cm,4cm和5cm,，。横坐标是电场传感器感应片距离标定装置中心的横向距离，单位为m；纵坐标是感应片某一位置处的电场强度，单位是V/m。同时，在感应片的敏感范围（x<0.03m）内，电场强度并非恒定值，而是随着与标定装置中心距离的增加发生了畸变。图6为极板间电场强度实际值的畸变情况。理想情况下，在感应片的敏感范围内，电场强度应保持不变，但由于标定装置中极板边缘效应的存在，使得感应片敏感区域内的电场不是一个恒定值，距离电场传感器的外壳越近，畸变程度越大。定义在感应片敏感范围（x<0.03m）内各个位置处电场强度的平均值与理论值之比为电场强度的畸变率，并用该值来衡量电场强度的变化程度。畸变率越小，说明所产生的电场越接近均匀分布。综上，在极板直径固定为16cm时，极板间距为5cm时，电场强度的实际值与理论值最为接近，且在电场传感器感应片感应区域内电场的畸变最小。同时，在保证H/L小于0.5的条件下，极板直径L对实际电场的影响非常小。
2.2传感器外壳与标定装置的相对位置研究
当标定装置与被检电场传感器配合不好时，容易使被检电场传感器相对于标定装置发生倾斜。模型中，极板直径为16cm，极板间距为1cm，倾斜角度为1.5°。标定装置的倾斜，会对被检电场传感器感应片上方的电场分布造成较大影响。图9是基于图8的倾斜模型计算得到的感应片上方的电场强度的横向分布。由于相对倾斜后，模型不再对称，因此分析了整个感应片上方（-3cm~3cm）的电场强度的横向分布，并将结果与没有相对倾斜时的感应片上方电场分布作了比较。被检电场传感器与标定装置在相对倾斜角为1.5°时的电场的畸变情况，比没有相对倾斜时严重。有相对倾斜时，感应片上方电场分布更加不均匀，因而被检电场传感器与标定装置间的相对倾斜会对标定结果产生较大影响。在标定装置设计中，应使标定装置与被检电场传感器的外壳的直径尽可能接近（极限情况是外径与孔径的差值为零），以使得两者紧密结触，从而保证被检电场传感器与标定装置之间不会发生相对倾斜。
3便携式标定装置的优化设计和实验结果分析
当输出为-3kV至+3KV的可调直流电源加在两极板上时，两极板间的电场强度理论值的范围为-60kV/m~+60kV/m。使用在标准标定装置中标定好的电场传感器测量本文工作中所设计的便携式标定装置中的实际电场。实测电场强度与所加电源电压之间有良好的线性关系，同时，实测电场小于理论电场，两者的比值约为0.92，这与给出的仿真结果吻合。在野外的实际标定过程中，保持被检电场传感器与标定装置的位置不变，使得电场强度理论值与实际值的比值保持不变，在此基础上，可以通过加在两极板间的电压计算出电场强度的理论值，计算出电场强度的实际值。然后，通过电场强度实际值与被检电场传感器输出值两者间的关系，计算出被检电场传感器的灵敏度，实现对被检电场传感器的标定。经过较长时间的现场使用，所研发的便携式标定装置能够方便、快捷地对场磨式电场传感器进行校准。目前，该校准装置已经应用于中国电力科学研究院特高压直流实验基地高压直流输电线路地面合成电场测量系统中，并已取得了良好的效果。
优化设计论文篇13
1.1高层建筑结构类型分析
高层建筑结构选型决定高层建筑的整体安全性和可靠性。常见的几种结构可类型为分为框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等。①框架结构主要是由梁柱、楼板等部分组成，根据建筑功能的需求，完成对平面框架的布置。框架结构造价低，但在水平荷载影响下变形较大，抗震效果不佳；②框架-剪力墙结构，高层建筑中，剪力墙主要布置在电梯间，通过核心筒承担水平荷载，抵抗地震力，整体稳定性高。但是框架剪力墙结构容易受到平面布局限制，出现质心和钢心不重合的现象，结构扭转过大，可能会出现的安全隐患；③剪力墙结构，具有较好强竖向和水平向的承载能力，对高层建筑的整体刚到和稳定性具有显著的提升效果，重点在于剪力墙的布置及自重的控制；④筒体结构，在电梯间及建筑布置剪力墙，形成筒体，该结构具有更高的刚度。
1.2高层建筑结构选型的影响因素
高层建筑结构选型，除了受建筑需求影响外，其主要因素可归纳为：①环境条件。主要包括设防烈度、场地条件、基本风压等；②建筑方案特征。主要包括方案建筑的高度、高宽比、长宽比以及建筑体型,其中建筑体型包括平面体型和立体体型。平面体型是由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成,立体体型是由结构高宽比、立面收进体型、塔楼和层间刚度等组成；③建筑使用功能要求。高层建筑的使用功能大体上可分为住宅、办公楼、旅馆和综合楼等。某种功能的建筑可能只有某几种结构型式和它相匹配。比如高层住宅,由于其使用空间较小,分隔墙体较多,且各层的平面布置基本相同,因此这种功能的建筑就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构；④结构抗灾水平及现场施工、后期使用、运营维护等。
1.3结构选型实施案例
本章节以某工程为例，该工程中主要包含的高层住宅和多层商务办公两部分，建筑的总占地面积95388.440m2，其中工程中主要以1号楼、2号楼、3号楼为高层建筑，且楼层均为36F，其中且高度分别为117.390m、119.400m、119.400m。本工程主要采用钢材、混凝土等材料。本章节以1号楼为研究对象，1号楼拟建楼层36层，设防烈度7度，基本风压0.75KN/m2，场地Ⅱ类。建筑对称布置，平面规则，其空间分隔小，隔墙多，且各层平面布置基本相同。通过考虑其竖向、水平向荷载、造价施工方面等因素，本工程采用剪力墙结构，通过合理布置剪力墙，控制结构的整体刚度及侧向位移等，使结构更安全、更稳定、更经济。
2建筑结构的优化设计
2.1结合建筑类型进行优化
汶川地震震害结果表明，对于教育类项目，如中小学，由于使用功能要求，相比其它建筑，教学楼竖向结构体系相对较弱，强度和刚度不足，并且建筑体型不对称，致使建筑在地震中易倾倒。因此教育类项目，应在建筑侧边及楼梯间布置剪力墙，以增强建筑结构的整体性与稳定性，使其具有良好的工作性能。针对文化体育类项目，例如图书馆、博物馆，根据其典藏书籍及文物的特点，其荷载大，使用空间大，平面不规则，在结构进行竖向布置时不必按照传统9m模数布置，某项目案列按12m模数优化柱网后，结构截面变化不大，但能更好满足建筑使用功能需求。
2.2结合建筑总高度进行优化
在某超高层中，通过对比分析钢骨砼柱—砼梁与钢管砼柱—钢梁，钢梁组合楼盖可有效降低梁柱截面，满足建筑使用净高要求，且中庭洞口各层交错布置，采用钢梁组合楼盖解决了传统支模难题；可有效控制塔楼标准层室内梁高，内部净高高出150～200mm；绝大部分构件都在工厂加工完成，最大化地提高建筑产品工业化水平，大大减少施工现场建筑垃圾；施工工期大大缩短。
2.3结合建筑荷载进行优化
越来越多的企业在项目建设过程中承受着巨额成本的压力,地下室优化的必要性不容忽视。在满足安全和建筑功能、效果的前提下，充分考虑覆土、消防车、人防等荷载，再进行平面布置，并进行多方案比选，项目实例表明，在常规8.5m×8.5m柱网情况下，荷载越大，采用大板结构，建筑物含钢量最低，最经济。在结构优化过程中应多方面考虑，对建筑安全、美观、经济等全面比较，以实现项目效益最大化。
2.4剪力墙结构优化理论在实际工程中运用
（1）在进行结构计算时，应通过软件分析，满足最大层间位移、周期比、位移比、轴压比等各项指标确要求。（2）通过适当的缩减剪力墙的长度，减轻自重，增加高层建筑内部使用空间。（3）剪力墙的肢截面控制，在具体的控制中，需要保障肢截面以简单、规则为基准，具体的门窗洞口，同样需要设计整齐成列，并形成明确的墙肢与连梁，进而使得应力可以的合理的分布，提升高层建筑的整体安全性和稳定性。（4）剪力墙过长的部分，采用的开设洞口的方式，完成对剪力墙的均分，再由的弱连梁对他们进行连接，避免剪力墙出现的脆性剪切破坏，影响高层建筑的整体质量和安全。（5）剪力墙应自上而下的连续性布置，减少高层建筑出现刚度突变的情况，保障剪力墙的连续性。设计过程中适当对剪力墙的厚度和混凝土强度进行调整，满足轴压比的要求。（6）对窗口梁和阳台梁等截面进行调整，完成对结构刚度及位移的微整，是结构布置更合理。针对高层建筑的结构选型设计的基本情况，可完成高层建筑的结构优化，从而使得高层建筑的空间效果、结构性能和高层建筑的整体综合效益等均可得到改善，在保障高层建筑基本功能的基础上，提升高层建筑的稳定性和安全性。
