优化设计模拟数据精度表
工程设计中的优化方法教学课件PPT
（4）数学模型 建立数学模型是解决优化设计的关键 优化设计的数学模型是实际设计的数学抽象。
任何一个优化设计问题可归结为如下描述：
在给定的约束条件下，选择适当的设计变量X， 使其目标函数 f (X)达到最优值。
其数学表达式(数学模型)为
设计变量
X= (x1, x2, ···, xn)T X∈Rn
在满足约束方程
无约束优化方法的特点和适用范围
计算方法
消去 黄金分割法 法 Fibonacci
直 插值 二次插值法
接 搜
法
三次插值法
索 爬山 坐标轮换法
法
法非导
共轭方向法
数法 单纯形法
最速下降法
间 接 寻 优 法
爬山 法导数 法
共轭梯度法 牛顿法
变尺度法
特点及适用范围
黄金分割法计算过程简单，收敛较快，应用较广
二次插值法算法成熟，收敛较快，应用广。函数性态较好时， 其效果比消去法好
所用数据为：F1=120kN， F2=12kN，[σ]=140MPa
表5-1 箱形梁设计结果比铰
跨度 l(cm)
常规设计（mm）
x1
x2
x3
x4
1050 760 340 6 10 1350 880 390 6 10 1650 1010 440 6 10
优化设计(mm)
x1
x2
x3
x4
790 310 5
计算简单，占内存少，收敛慢，可靠性差，适用于维数n<10 收敛较快，可靠性较好，占用内存少，特别适用于n<10-20 的二次函数 计算简单,收敛快,效果好，适用于中小型设计问题 计算简单，占用内存少，对初始点的选择要求低。最初几步 迭代函数值下降很快，但越靠近极值点越慢。和他法混用 所用公式结构简单，收敛速度较快，要求内存量少。适用于 多维优化问题求解 算法复杂，计算是大，对初始点要求高。一定条件下收敛速 度很快。高维优化问题不宜采用 收敛速度快，稳定性好，是目前最有效的方法之一，适用于 求解多维优化问题8Βιβλιοθήκη 870 380 66
优化设计模拟试题
第二章 优化设计模拟试题一、单项选择题1、优化设计的自由度是指（ ）。
A 、设计空间的维数B 、可选优化方法数C 、所提目标函数数D 、所提约束条件数 2、在约束优化方法中，容易处理含等式约束条件的优化设计方法是（ ）。
A 、可行方向法 B 、复合形法 C 、内点罚函数法 D 、外点罚函数法 3、如果目标函数的导数求解困难时，适宜选择的优化方法为（ ）。
A 、梯度法 B 、变尺度法 C 、共轭梯度法 D 、Powell 法4、对于2个变量的函数F(X)的Hessian 矩阵是2×2的二阶偏导数矩阵，该矩阵是（ ）。
A 、三角矩阵 B 、对称矩阵 C 、非对称矩阵 D 、分块矩阵5、函数122214x x x )X (F -+=在点（2，0）处的梯度为（ ）。
A 、｛2，0｝ B 、｛0，0｝ C 、｛0，2｝ D 、｛2，2｝6、0.618法在迭代运算过程中，迭代区间不断缩小，其区间的缩小率在迭代运算过程中（ ）。
A 、逐步变小 B 、不变 C 、逐步变大 D 、不确定7、下列关于函数梯度的说法不正确的是（ ）。
A 、函数的梯度是标量B 、函数的梯度是矢量C 、函数值沿梯度方向变化最大D 、求函数的极小值时常沿负梯度方向搜索 8、一个单值、连续、可微的不受任何约束的一元函数F(X)，再x=x *点处有极小值的充分条件是（ ）。
A 、F ’(x *)=0 B 、F ’(x *)=0 , F ’’(x *)>0 C 、F ’’(x *)=0 D 、F ’(x *)=0, F ’’(x *)<0 9、多元函数F(X)在x *点附近一阶偏导数连续，则该点为极大值点的充分条件为（ ）。
A 、∇F(X *) =0B 、∇F(X *) =0 ，H(X *) 正定C 、H(X *)=0D 、∇F(X *) =0，H(X *) 负定10、黄金分割法中，每次缩短后的新区间长度与原区间长度的比值始终是一个常数，此常数是（ ）。
常用机构优化设计及仿真系统的研发
联合仿真及优化设计
1、数学模型的建立
根据曲柄摇杆扑翼机构的运动特征和动力学特征，我们建立了数学模型。该模 型包括运动学模型和动力学模型两个部分。其中，运动学模型描述了机构的运 动规律，而动力学模型则描述了机构在运动过程中所受到的各种力的作用。
常用机构优化设计及仿真系统 的研发
目录
01 一、机构优化设计
02 二、仿真系统研发
03 三、常用机构优化设 计及仿真系统的应用
04 四、机构优化设计及 仿真系统的未来发展
05 参考内容
在工程设计和制造领域，机构优化设计及仿真系统的研发具有重要的实际意义。 机构优化设计是提高机械设备效率、精度和可靠性的关键，而仿真系统的应用 则可以帮助我们在设计阶段预测和解决潜在的问题，降低试验成本，缩短产品 开发周期。本次演示将从机构优化设计、仿真系统研发、应用和未来发展等方 面进行详细介绍。
3）采用优化算法对曲柄摇杆扑翼机构进行优化设计，提高其性能指标； 4）对比分析优化前后的曲柄摇杆扑翼机构性能指标，验证优化设计的有效性。
研究方法
1）根据曲柄摇杆扑翼机构的运动特征和动力学特征，建立数学模型；
2）利用计算机仿真技术，对曲柄摇杆扑翼机构进行联合仿真，包括运动学仿 真和动力学仿真；
3）采用优化算法，如遗传算法、粒子群算法等，对曲柄摇杆扑翼机构进行优 化设计；
2、现代优化方法：如遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等，通过模拟自 然界的进化过程或物理现象，寻找最优解。
3、多学科优化方法：将多个学科领域的知识集成在一起，综合考虑多方面的 性能要求，进行优化设计。
二、仿真系统研发
换热器综合性能的优化设计方法研究
换热器综合性能的优化设计方法研究一、本文概述换热器，作为一种重要的热能传递设备，广泛应用于化工、石油、能源、环保等各个领域。
其性能优劣直接关系到工业生产过程的效率和经济效益。
研究和优化换热器的综合性能具有重要的理论价值和实践意义。
本文旨在探讨换热器综合性能的优化设计方法，为提升换热器的性能提供科学指导。
本文将首先回顾和总结换热器设计的发展历程和现状，分析现有设计方法存在的不足和挑战。
在此基础上，本文将提出一种综合性能优化设计方法，该方法将综合考虑换热器的热效率、流阻、材料成本等多个因素，通过数学建模和数值优化技术，实现换热器的性能优化。
本文还将对提出的优化设计方法进行详细的理论分析和实验研究。
通过对比分析不同设计方法的性能，验证本文所提优化设计方法的有效性和优越性。
本文还将探讨优化设计方法在实际工程中的应用前景和潜在价值。
本文将对全文进行总结，并提出未来研究的展望和方向。
本文期望通过对换热器综合性能的优化设计方法研究，为提升换热器的性能和推动相关领域的科技进步做出贡献。
二、换热器综合性能评价指标在换热器设计优化中，对综合性能的评价是至关重要的一环。
综合性能评价指标不仅涉及到换热器的热效率，还涵盖了其经济性、安全性、耐用性等多个方面。
构建全面、科学的综合性能评价体系，对于提升换热器的整体性能具有重要意义。
热效率是评价换热器性能的核心指标。
它直接反映了换热器在热量传递过程中的效率，通常以换热器的传热系数来衡量。
传热系数越大，说明热量在换热器内的传递效率越高，换热器的热性能越好。
经济性是评价换热器综合性能不可忽视的因素。
在设计优化过程中，我们需要综合考虑换热器的制造成本、运行成本以及维护成本等因素。
例如，通过优化材料选择、结构设计等方式降低制造成本；通过提高换热效率、降低能耗等方式降低运行成本；通过增强换热器的耐用性、减少故障率等方式降低维护成本。
这些措施都有助于提高换热器的经济性。
安全性也是评价换热器综合性能的重要指标之一。
双主轴加工中心精度检测记录表
双主轴加工中心精度检测记录表
日期：[填写日期]
机床型号：[填写机床型号]
检测人员：[填写检测人员姓名]
结论：
根据以上检测结果，主轴加工中心在精度方面达到了要求。
请针对发现的问题进行适当的调整和维修，以确保机床的正常运行和加工质量。
备注：
[在此处填写任何其他必要的备注信息，例如发现的问题、建议的解决方法等。
]
---
以上为双主轴加工中心精度检测记录表的内容，用于记录和评估机床的精度指标。
如有任何疑问，请及时与我们联系。
谢谢！。
《模拟与高精度计算》课件
有限元方法广泛应用于工程和科学领域，如结构分析 、流体动力学、热传导等。
有限差分法
有限差分法是一种离散化的数值计算方法，通过将微分转化为差分来求解 偏微分方程。
它将连续的时间和空间离散化为有限个点，用差分近似代替微分，将原问 题转化为求解差分方程的数值计算问题。
有限差分法在物理、工程等领域有广泛应用，如流体动力学、电磁场等。
医学研究
在药物研发、医学影像处理、生理过程模拟等方面，模拟与高精度计 算也发挥了重要作用。
模拟与高精度计算的发展历程
早期的模拟方法
早在计算机出现之前，人们就采 用各种物理设备和方法进行模拟 实验，如电路模拟器、流体动力 学风洞等。
数值计算方法的出
现
随着计算机技术的发展，人们开 始采用数值计算方法进行模拟， 如有限差分法、有限元法等。
稳定性分析
为了确保高精度数值微分的稳定性，需要对算法进行稳定性分析， 并采取适当的误差控制策略。
应用领域
高精度数值微分在科学计算、工程分析、经济建模等领域具有广泛 的应用。
高精度线性代数方程组求解
线性代数方程组
高精度线性代数方程组求解 方法包括迭代法、直接法等 ，这些方法能够提供高精度 的解，并处理大规模的线性
《模拟与高精度计算》PPT课件
目 录
• 模拟与高精度计算概述 • 模拟方法与技术 • 高精度计算方法与技术 • 模拟与高精度计算的软件工具 • 模拟与高精度计算的实际应用案例
01 模拟与高精度计算概述
定义与概念
模拟与高精度计算的定义
模拟与高精度计算是指利用计算机技术，通过建立数学模型和算法，对现实世 界中的物理、化学、生物等过程进行模拟和计算的方法。
3_%E7%AC%AC%E4%B8%89%E7%AB%A0%20%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E6%8E%A7%E5%88%B6%E7%BD%91%E5%B8%83%E8%AE%BE%E7%9
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3.1 工程控制网的分类和作用
按网形分： 三角网 导线网 混合网 方格网
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3.1 工程控制网的分类和作用
按施测方法划分： 测角网 测边网 边角网 GPS网
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3.1 工程控制网的分类和作用
按坐标系和基准划分： 附合网（约束网） 独立网 经典自由网 自由网
3.3 工程控制网的质量准则
5.均匀性和各向同性准则
λ λ
m ax m in
1
λmax λmin min
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3.3 工程控制网的质量准则
二、 点位精度和相对点位精度 三、 未知数函数的精度 四、 主分量 五、 准则矩阵
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3.3 工程控制网的质量准则
3.3.1.2 可靠性准则
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3.2 工程控制网的基准和建立方法
3.2.1 工程控制网的基准
（1）约束网：具有多余的已知数据。 （2）最小约束网（经典自由网）：只有必要的已 知数据。 （3）无约束网（自由网）：无必要的已知数据。
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3.2 工程控制网的基准和建立方法
表3-1 各种工程控制网的基准秩亏和基准参数
第三章 工程控制网布设的理论与方法
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1
第三章 工程控制网布设的理论与方法
主要内容
工程控制网的作用和分类 工程控制网的基准和建立方法 工程控制网的质量准则 工程控制网的优化设计 典型工程控制网 控制点的埋石与标志 控制测量内外业一体化
重点
工程控制网的质量准则
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精度测试记录表
设备编号
序号 检验项目
投产时间
允许误差（mm) 实测 备注
1
500＜DC≤1000 0.02(凸）局 部公差任意250测量长度为： 0.0075 床身导轨调平：纵向，导轨在垂直 平面内的直线度 DC＞1000最大工件长度每增加 1000允差0.01，局部公差任意 500测量长度为：0.015
1
23测量日期： Nhomakorabea测量人员：————————
2
主轴的径向跳动
0.01 a)在100测量长度上为0.015 向前 b)在100测量长度上为0.02 向上
3
尾座套筒轴线对溜班移动的平行度 a)在水平面内 b)在垂 直平面内
测量日期：
测量人员：————————
设备精度测试记录表
设备编号
序号 检验项目
投产时间
允许误差（mm) 实测 备注 500＜DC≤1000 0.02(凸）局 部公差任意250测量长度为： 0.0075 床身导轨调平：纵向，导轨在垂直 平面内的直线度 DC＞1000最大工件长度每增加 1000允差0.01，局部公差任意 500测量长度为：0.015 主轴的径向跳动 尾座套筒轴线对溜班移动的平行度 a)在水平面内 b)在垂 直平面内 0.01 a)在100测量长度上为0.015 向前 b)在100测量长度上为0.02 向上
工程类KMOLD智通化模具设计软件介绍振创信息科技
应用范围：该模块广泛应用于汽车、家电、电子、玩具等领域的模具设计，为模具设计师提供了强大的 设计工具。
零件库管理模块
零件库管理模块 是KMOLD软件 中用于管理模具 零件的模块，包 括零件的分类、 存储、查询和调 用等功能。
精准模拟与优化
KMOLD软件采 用先进的模拟技 术，能够实现精 准的模拟和优化。
KMOLD软件具 备强大的优化功 能，能够根据模 拟结果进行自动 优化。
KMOLD软件支 持多种模拟工具， 能够满足不同领 域的模拟需求。
KMOLD软件的 模拟精度高，能 够提供准确的模 拟结果和优化方 案。
跨平台兼容性
展
与其他软件的竞争关系
KMOLD软件在工程类模具设计领域的市场地位和竞争优势 与其他工程类模具设计软件的比较分析，包括功能、性能、用户体验等方面 KMOLD软件在与其他软件的竞争中所面临的挑战和机遇 KMOLD软件未来的发展方向和战略规划，如何保持竞争优势和扩大市场份额
对行业发展的影响和贡献
添加标题
KMOLD软件支持智能参数化设计， 能够快速构建复杂的模具结构。
KMOLD软件集成智能诊断工具， 能够快速定位模具设计中的问题并 提供解决方案。
高效数据处理
支持多种数据格式导入，实现快速建模 具备强大的数据处理能力，可对复杂模型进行高效运算 提供实时数据更新功能，确保数据准确性 支持多线程处理，提高数据处理速度
工程类KMOLD智通化 模具设计软件介绍
XX,a click to unlimited possibilities
电流型控制器UC2843的模拟分析和优化设计
西安电子科技大学硕士学位论文电流型控制器UC2843的模拟分析和优化设计姓名：孟莹申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：贾新章20060101电流型控制器ｕｃ２８４３的模拟分析和优化设计§５．３电路的优化设计为了帮助进一步改进电路设计，Ｐｓｐｉｃｃ提供了优化模块Ｏｐｔｉｍｉｚｃｒ。
它可以在电路模拟的基础上，根据规定的电路特性约束条件，自动调整电路元器件参数，来满足某～电路指标要求。
调用Ｏｐｔｉｍｉｚｅｒ模块，对ｕｃ２８４３进行优化设计。
图５—８优化误差图§５．３．１参考电压源的优化前面已经提到，参考电压源为整个电路供电，所以它的准确程度将影响到整个电路的特性功能。
因而有必要对其进行优化设计，使其尽可能的接近典型值。
ｖｈｆ的值与电阻Ｒ７７有关，所以优化时将Ｒ７７的阻值设置为待调整参数，Ｖｋｆ设置为优化指标；由于电路易发散，所以优化引擎选用随机引擎（Ｒａｎｄｏｍｅｎｇｉｎｅ）；调用优化模块对参考电压源的那部分电路进行优化，优化结果如下：Ｅ玎ｏｆＧｒａｐｈ图自动显示优化过程的进展情况，横坐标为优化中的模拟次数，纵坐标为每次模拟分析后每个电路特性值与优化目标之间的误差。
从图５—８可以看到这次优化一共进行了１１次模拟仿真。
图５—１０优化的目标参数ＶＩ鹾如图５—９，优化前将Ｒ７７的初始设计标称值（ｏ啦面ａ１）设为４ｋ，最小值为３ｋ，最大值为６ｋ。
优化结束后，ｃｌｌｒｒｅｎｔ（当前值）栏显示的是经优化确定的元器第五章电路的优化设计件Ｒ７７的最佳取值为３．３３３３ｋ。
如图５—１０，ｖ（ｖＱ６：ｂ）就是基准电压值，它的规范范围为４．９５ｖ～５．０３ｙ。
ｖｒｃｆ的优化初始值是５．２３６３ｖ，优化结束后，达到４．９７４３ｖ，已满足优化目标要求，因此Ｅ肿ｒ一栏值为０％。
§５．３．２电路静态电流的优化对于集成电路，总希望它的静态电流越小越好，所以对ｕｃ２８４３的静态电流也进行了优化设计。
FSAE赛车空气动力学套件优化设计
文章编号： 1009 − 444X （2021）01 − 0053 − 08FSAE 赛车空气动力学套件优化设计李嘉寅 ，刘宁宁 ，沈钰豪 ，谭博文 ，陈 焕 ，薛雨晴 ，黄碧雄（上海工程技术大学 机械与汽车工程学院，上海 201620）摘要：空气动力学作为赛车的关键领域，很大程度影响着赛车各方面性能. 在满足中国大学生方程式汽车大赛（Formular Student China ，FSC ）规则（2019赛季）的前提下，提出一种赛车空气动力学套件的改进优化方案. 使用数值累进法和控制变量法的优化方法，并通过计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics, CFD ）进行仿真，设计完成一套性能优异的空气动力学套件.与2018赛季车辆相比，该设计使赛车的负升力和的升阻比分别提高81%和91%，极大提升了整车的动力学性能.关键词：大学生方程式汽车大赛；空气动力学；计算流体动力学中图分类号： TH 122 文献标志码： ADesign and Optimization of AerodynamicsParts on a FSAE VehicleLI Jiayin ，LIU Ningning ，SHEN Yuhao ，TAN Bowen ，CHEN Huan ，XUE Yuqing ，HUANG Bixiong（ School of Mechanical and Automotive Engineering, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China ）Abstract ：Aerodynamics, as a significant field of racing car, largely affects all aspects of racing performance.The aerodynamics properties of the new season was redesigned on the premise of meeting the rules of Formula Student China (FSC) in season 2019. By using numerical progressive methods and control variate method to optimize, and carrying computational fluid dynamics (CFD) to simulate, a set of aerodynamics parts with outstanding performance was designed and completed. The results show that compared to the season 2018, the new design not only increases the downforce and lift-to-drag ratio of the racing car respectively by 81% and 91%, but also greatly improves its kinetic performance.Key words ：formula society of automotive engineers (FSAE)；aerodynamics ；computational fluid dynamics (CFD)大学生方程式赛车大赛（Formula Society of Automotive Engineers ，FSAE) 由国际汽车工程师学会(Society of Automotive Engineers (SAE)International)于1978年开办，在当今世界内被视作大学生的“F1方程式赛车”，该赛事不只是单纯的竞速比赛，更是一项考察车辆性能设计的比赛.参赛者需要根据比赛规则在规定时间内设计制作一辆性能优异的方程式赛车.收稿日期： 2019 − 04 − 18基金项目： 上海市大学生创新创业活动计划资助项目（E3-0800-18-01205）作者简介： 李嘉寅（1998 − ），男，在读本科生，研究方向为车辆工程. E-mail ：****************通信作者： 刘宁宁（1987 − ），男，实验师，硕士，研究方向为车辆NVH 测控技术. E-mail ：****************第 35 卷 第 1 期上 海 工 程 技 术 大 学 学 报Vol. 35 No. 12021 年 3 月JOURNAL OF SHANGHAI UNIVERSITY OF ENGINEERING SCIENCEMar. 2021赛车同其他车辆一样，是一种高度复杂的空气动力学装置. 由于其较小的离地间隙，导致周围的气流更加复杂，使得赛车在行驶中产生更多的阻力和紊流. 在悬架、轮胎、动力方面已经改进的情况下，良好的空气动力学套件（以下简称空套）则可以极大提高赛车性能. 其主要目标是在引进较小阻力的前提下提供较高的下压力来增加汽车的抓地力，产生牵引力. 空气动力学下压力作为赛车性能中最重要的因素之一，在制动、转向、加速度等方面有着无可比拟的作用[1].由于气动力不同于惯性力，空套可以在较小质量增加（套件的自重）的条件下，极大增加机械抓地力，从而提高轮胎的工作效率，获得更好的路面附着条件. 目前，国外的空气动力学套件设计已步入研究整车流场平衡的阶段，而国内的相关研究虽起步较早，但近几年发展缓慢，绝大部分对空套的设计研究仍只停留在简单的翼型选择和最大限度榨取总气动负升力（即下压力）上，很少关注气动平衡对车辆动力学以及赛车底盘调教策略产生的影响.上海工程技术大学锐狮电动方程式赛车队于2017年首次引入空气动力学套件，并完成整套设计、加工、装配流程. 本文基于往届赛车的设计基础，对组合翼各翼片攻角进行优化，并将研究重点深化至气动平衡上，在设计之初就将各套件之间的影响考虑在内，以期解决前后下压力的分配不合理、上游套件对下游套件影响过大等问题.1 研究方法赛车空气动力学套件最基础和主要的组成部分是翼型. 翼型参数包括弦长、倾角、攻角、展宽比、前后缘半径等. 考虑设计成本因素，优化攻角远比从数不尽的翼型库中挑选最合适的翼型有效率得多. 良好的攻角设计组合不仅可以提供较大的下压力，而且不会产生过多阻力. FSAE赛车多采用组合翼来提高翼片获取下压力的上限，组合翼中各个翼片存在相对几何关系：主翼攻角、襟翼相对攻角、缝道（Gap）水平距离、缝道竖直距离.然而在实际设计中，这些相对几何关系都较为复杂，与最后产生的下压力并不呈现明确的线性关系，这使得设计变成多变量问题.计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）有限元分析方法能够执行CAD模型的理论测试计算. 虽然其精度比不上风洞试验，但却克服了后者的局限性. 目前，CFD可以分析从层流到湍流、定常到非定常、不可压到可压、无黏到有黏的几乎所有的流动现象[2]. 一般来讲，物体表面流体的未知量包括：流体在X、Y、Z方向上的速度、流体密度、温度和压强. 一般在赛车空气动力学中，密度和温度视为常量. 本质上，CFD通常是计算物体表面流速的改变. 本文将主要对各套件的组合翼攻角等进行优化设计分析，从而获得一套性能优异的空气动力学套件.2 模型建立及前处理2.1 三维模型2018赛季整车CAD模型如图1所示. 本研究在其设计基础上保留优良翼型及整体布置思路，然后在理论研究基础上，对空气动力学套件进行概念设计和优化选型；之后利用CATIA软件进行设计建模，前翼主翼选取升力系数和最大厚度较为均衡的AH 79-100B为翼型，通过宏命令精确导入到CATIA中. 为增大底板气流流量并减少底部能量的损失，主翼采用抬高前翼中部的变截面设计，建模使用多截面曲面功能一次成型. 襟翼的设计尽量在不损失前翼下压力的前提下减小近车身侧的弦长并提升内侧翼型的攻角，以达到将外侧气流抽吸至内侧的目的，在CATIA中同样采用变截面曲面来实现建模. 2019赛季整车CAD模型如图2所示.图 1 2018赛季整车CAD模型Fig. 1 CAD model of whole vehicle in season 2018考虑到CFD分析的时间效率，对车身及车体外部的驾驶员头盔和轮胎进行简化处理. 本文主要针对空气动力学套件进行设计分析，通过对阻· 54 ·上海工程技术大学学报第 35 卷塞比的计算得出计算域的大小：计算域长度为尾翼的10倍，高度为翼面半宽的5倍，以此保证不会出现回流，进而确保分析精度[3].2.2 控制方程和湍流模型结合赛事实际行驶工况，赛车车速一般为60 km/h ，空气密度变化不大，可以近似看成是常数，因此尾翼周围空气为不可压缩流体[4]. 根据雷诺理论，流动属于湍流，因而赛车空气动力学套件气动力的模拟属于求解湍流流动问题，采用的控制方程为三维不可压缩的雷诺平均连续方程和雷诺平均N-S 方程，即u ′i u ′j 式中：u i 为略去平均符号的雷诺平均速度分量；ρ为密度；p 为压强；、为脉动速度；σij 为应力张量分量.湍流模型采用Realizable k -ε模型[5]，该模型有利于代表各种不同尺度涡间能量谱的传递，可以有效用于不同类型的流动模拟. 该模型包括湍流动能（k ）方程和湍流耗散率（ε）方程. 关于k 的湍流动能方程为关于ε的湍流耗散方程为其中式中：μt 为湍流黏度；v 为运动黏度；ρ为密度；G k 为平均速度梯度引起的湍动能的生成项；G b 为浮力引起的湍动能的生成项；Y M 为可压缩湍流对总体耗散率的脉动膨胀的贡献项；C 2、C 1ε和C 3ε为常数；σk 与σε为关于k 与ε的湍流普朗特数；S k 与S ε为CFD 用户自定义源项；S 为平均应变率张量模量. 由于Realizable k -ε在湍流黏度计算中引入旋转和曲率有关的内容，并且ε方程的第3项不具有奇异性，这与Standard k -ε模型和RNG k -ε模型有很大区别[6].在CFD 模拟中对尾翼，前翼等空气动力学套件附近的流动特征、下压力和升阻比进行分析. 然后在完成优化的基础上进行整合计算，得到整车分析数据. 根据整车分析结果确定最终方案，并且将最终优化方案用于实车制造并进行实车性能测试.2.3 模型前处理使用STAR-CCM+完成计算域和网格的绘制，分析尾翼的计算域网格如图3所示.图 2 2019赛季整车CAD 模型Fig. 2 CAD model of whole vehicle in season 2019(a) 外部YZ X图 3 计算域网格Fig. 3 Computational domain grid第 1 期李嘉寅 等：FSAE 赛车空气动力学套件优化设计· 55 ·网格大小的计算根据边界层计算器输入Y+=30，得出雷诺数Re=1×106. 下边界层总厚度d为0.021 6 m，计算得到外部体网格的单元格目标大小约为0.1 m. 由于不同的流动问题数值解法不同，需要的网格形式有一定的区别，但生成网格的方法基本一致. 网格可以分为结构网格(Structured Grid)和非结构网格(Unstructured Grid)两大类. 结构网格在空间上比较规范，网格往往是成行成列分布的，行线和列线明显；而非结构网格在空间分布上没有明显的行线和列线. 外流场计算常用的体网格类型有四面体网格(Tetrahedral Mesh)、Trimmed网格、多面体网格(Polyhedral Mesh)和边界层网格(Prism Mesh)[6].考虑到赛车造型复杂，使用非结构性网格，网格中的每个元素都可以是二维多边形或者三维多面体，其中最常见的是二维三角形以及三维四面体. 这里使用STAR-CCM+中多面体网格，其结合了四面体网格划分速度快和六面体网格精度高的特点，单个网格可同时与相邻的12或14个网格进行交互，这也极大减少了网格的数量，加快了计算效率，通常多面体网格的收敛速度比四面体要快接近一倍，比六面体也要快40%.2.4 边界条件参考文献[7]，边界类型有进口（Inlet），出口(Outlet)、对称面(Symmetry)和壁面(Wall). 进口设置为速度进口(Velocity inlet)，速度进口湍流强度为0.5%，湍流速率=4×计算域面积/计算域周长，流速u为16.67 m / s，出口设置为压力出口(Pressure outlet)，压力出口的湍流强度设置为0.5%，湍流速率=4×计算域面积/计算域周长. 为使仿真更贴近实际，地面设置为滑移壁面，滑移速度为16.67 m / s，车轮设置为旋转壁面，在地面上做纯滚动. 介质设定为空气.3 CFD优化分析3.1 前翼优化设计前翼是安装于赛车前部的空气动力学装置，为赛车前部提供下压力. 同时，前翼能够很大程度上影响前轮的升阻系数，其能够引导赛车前方的气流绕过前轮从而减少前轮大量的阻力.由于FSAE赛规中有前翼外侧离地250 mm的限制，从赛车的正投影面来看，前翼并无法完全遮挡前轮，所以需要特殊的设计来尽量引导气流绕过前轮. 就整车流场的层面而言，前翼所产生的升流会影响下游组件的工作效率，而前翼作为产生下压力的组件，这种影响不可避免，故设计中应在不过多减少下压力的情况下尽可能减小前翼的升流，前翼的下压力分配对于拥有不同转向特性的赛车也有所不同.2019年的新赛车采用前翼主要起引流作用并减少对下游组件干扰从而使侧翼下压力最大化的设计思路，同时通过尽可能多的外洗气流减少前轮迎风阻力并增加前翼的效能，设计效果如图4所示. 通过对变截面翼型的利用，减小前翼近车身侧的弦长和攻角从而减少前翼的上升气流对于下游组件的影响[6]. 该翼型还能有效增加前翼的外洗效应，减小轮胎的阻力.图 4 2019赛季赛车前翼Fig. 4 Front wing of season 2019前翼部分迹线图如图5所示. 图中深蓝色区域为前翼下翼面的低压区，由于三维流场中水平方向也存在压力流动，即翼尖涡效应，所以低压区并没有遍布整个下翼面. 为降低前翼对尾翼的影响，其攻角和弦长的减小必然会造成前翼下压力的减小，为弥补下压力的损失，主翼上安装竖直的旗翼，同时竖直旗翼能够进一步强化前翼端板对于该整体区域的气流外洗，起到减少前轮阻力，增强前翼的抽吸能力，从而在不改变弦长和攻角的情况下起到进一步提高前翼升力系数的作用.设计中为尽可能减小前翼对下游组件的影响，前翼中央采用负攻角并上抬翼面以减小前翼中部静压的大小，改善前翼对下游气流的损耗. 赛车前翼压力云图如图6所示. 从图中可以看出，中部静压明显小于侧边. 在CFD软件中，将迎风速度设置为16.67 m / s，得到2个版本赛车前翼的相关结果见表1. 与2018年赛车相比，2019年赛车前翼的下压力和对前轮的影响有相当程度的提高.· 56 ·上海工程技术大学学报第 35 卷1.713X Y Z7.44513.17818.91124.64330.376−1 200−868−536−204128460速度 / (m·s −1)压力系数图 5 赛车前翼部分迹线图Fig. 5 Part of track diagram of front wingXY Z −1 200−868−536−204128460压力系数图 6 赛车前翼压力云图Fig. 6 Pressure contour of front wing表 1 前翼分析数据表Table 1 Front wing analysis data table赛车版本负升力 / N 前轮迎风阻力 / N2018年120902019年210153.2 侧翼及扩散器优化设计侧面扩散器和尾部扩散器现已成为FSAE 赛车产生较大下压力的关键元素，其本身产生的阻力较小，在地面效应的影响下对整车的下压力提升有着至关重要的作用，且这部分设计在FSAE 中有很多应用前景，侧翼的添加，减少了扩散器壁面上气流的分离，提升临界扩散角的大小，能够有效提升侧面扩散器产生下压力的能力. 侧翼及扩散器的设计效果如图7所示. 侧翼最大程度上利用侧面空间，最大化扩散角的值，同时尽可能扩大扩散器入口的大小以获得更多气流的加速. 同时后轮附近的侧翼能够有效抑制后轮生成的乱流，减少后轮的阻力.3.3 尾翼优化设计尾翼一般使用组合翼的设计方案，通过各翼之间的引流可以让襟翼在较大的攻角下不会轻易失速，同时组合翼之间的位置调整也可以减少能量损失. 2019赛季赛车尾翼主要以获得最大的下压力作为主要目的，并具有对其他部件影响不敏感的特性. 因此通STAR-CCM+仿真试验了不同的翼型，相对攻角及间隙来确定组合翼之间的最优相对位置[8]，同时在分析中加入头枕及头盔模型使其更加接近尾翼真实的工况. 最终设计效果如图8所示.图 8 2019赛季尾翼Fig. 8 Rear wing in season 2019在尾翼翼型方面，主翼选取弯度较大且升力系数在低速时较大的CH10. 襟翼在弯度不同的翼型中通过控制变量试验得到；出于对节省计算资源的考虑，且尾翼试验流动复杂程度低，故使用1/2尾翼模型完成CFD 仿真，实际下压力为表格数据的2倍，仿真数据见表2.表 2 翼型分析数据表Table 2 Airfoil analysis data table翼型负升力（相同攻角和来流速度） / NS1223278.8Clark-Y132.8综上选用S1223作为襟翼的翼型. 考虑到CFD 分析效率及问题导向，在保证复合实际工况的条图 7 侧翼及扩散器Fig. 7 Sidepods and diffuser第 1 期李嘉寅 等：FSAE 赛车空气动力学套件优化设计· 57 ·件下对分析对象进行简化，即取含头盔、座枕在内的尾翼区域局部模型进行分析，分析结果如图9和图10所示. 从图9可见，端板的保压效果非常可观，也从侧面反映了上下翼面的压力分布.−1 350−980−610−204130500压力系数XYZ图 9 尾翼局域分析压力云图Fig. 9 Local analysis pressure contour of rear wingX YZ −1 200−880−560−24080400压力系数图 10 压力云图截面图Fig. 10 Cross section of pressure contour同理，选取最佳的相对攻角. 假设主翼与第1片襟翼的相对攻角为∠1，第1片与第2片襟翼的相对攻角为∠2，仿真数据见表3. 使用1/2尾翼作为仿真对象，从表中可见，负升力为实际的一半.表 3 组合攻角分析数据表Table 3 Angle of attack analysis data ofmultiple-element wings序号∠1 / (°)∠2 / (°)负升力 / N 13236139.623336140.233436141.443437142.253438142.863439142.0由分析结果，最后选用34°、38°的相对攻角，1/2组合翼的负升力达到142.8 N ，即整体在16.67 m / s迎风速度下压力为285.6 N. 为增加扩散器的抽吸能力，提升扩散角的大小，在端板底端安装梁翼（Beam wing ），将尾翼整体的环量下移，在尽量不影响组合翼本身下压力的前提下，加强尾翼与扩散器的互相作用，提升整车的空气动力学效应. 本文中梁翼由于尺寸过小，并未起到较大的作用. 若想获得更好的效果，可以设计弦长更大的梁翼，但仍要考虑其对尾翼主翼下翼面压力分布的影响.从图10可知，驾驶员的头盔与头枕也对尾翼产生了些许影响，主翼前缘下部的低压区域呈现不自然的向后扭曲. 由于头枕位置和人机由总布置所定，并不能做太大变化，只能通过对尾翼的调整来尽可能地减小影响. 结合图10及空气动力学湍流理论可知，流体绕一定攻角的翼型流动时，会在翼型前缘背风面某处脱体，形成顺时针旋转的前缘涡，同时在后部尖缘处形成逆时针旋转的后缘涡，前缘涡与后缘涡之间存在剪切层. 随着前缘涡与后缘涡的发展和相互作用，翼体绕流的流态呈周期性变化，这一点在尾翼表现尤为明显. 为避免边界层分离，可以在后期引进被动流动控制技术，例如涡流发生器改善局部的流体状态.3.4 端板优化设计端板作为赛车中不可或缺的一部分，不只是用来隐藏翼型轮廓或作为赞助商标牌. 它最重要的一点是可以确保翼片不会出现较大的负升力损失，同时减少阻力. 如果没有端板，由于上翼型上下表面压差，空气会从高压侧迁移到低压侧造成压力损失[9]. 在端板布置方面，由于翼型上方静压升高比翼型下方静压降低要小得多，因此，机翼的影响在其下方比在其上方延伸得更远，这意味着需要在翼片的下方有更大的端板面积.前翼端板首要的目的是为了稳定压差进行保压，由于前翼安装位置的特殊性，其受到地面效应影响，所以端板保压作用好坏直接决定了前翼升力系数的大小，因此端板上安置有不同种类的保压条. 由前翼的CFD 仿真可得，在无保压组件的情况下，前翼负升力为189 N ；在有保压组件的情况下，前翼负升力为210 N ，提高将近11.11%的负升力. 同时前翼端板除了稳定压差外还需要拥有良好的引流特性，引导流向前轮的气流使其偏转到外侧或底部，从而达到减小前轮阻力的效果.尾翼端板同样可以通过一些附加组件或细节修改来加强其性能，2019与2018赛季赛车尾翼端· 58 ·上 海 工 程 技 术 大 学 学 报第 35 卷板都加装了前缘缺口，如图11所示. 与前翼端板类似，尾翼端板的作用之一便是保压，而前缘缺口削减了端板的面积，从而降低了保压效果，并使得下压力小幅减少；但在侧风偏航车况下，前缘开口能成为来流进入尾翼的通道，缓解此工况下尾翼下压力由于来流不足而降低的问题，减小其空气动力学敏感度，增强了稳定性.X YZ−1 200−880−560−24080400压力系数图 11 2019赛季赛车尾翼端板压力云图Fig. 11 Pressure contour of rear wing’send plate in season 2019扩展来讲，理想的尾翼板大小取决于翼型的下压力水平，下压力较低的尾翼组合产生较小的压力变化，故对周围空气压力影响延伸的距离较小，可以使用较小的端板，反之亦然. 故2019年赛车的尾翼端板长度相较2018年的尾翼端板延长约30%.4 整车结果分析与对比图12为整车迹线图，由图可知，整车流线型良好，仅在车轮后方及车身尾部形成较大涡流. 前翼有明显外洗，中部上洗较少，符合预期设计，可有效降低前轮产生的紊流并增强前翼的抽吸作用，保证侧面扩散器有更多高能气流进入，且可看出相比尾翼影响不大. 3层尾翼的设计使气流能够更加贴合后方翼型，长端板保证了尾翼的保压效果，做到了先期预期能达到的最大下压力.2019年赛车在装配优化设计的空气动力学套件后，空气动力学指标都有较大提升，见表4. 首先负升力升高至原来的181%，增加明显，但是2019年赛车的阻力系数也增加33.66%，这是由于负升力的升高会导致压差阻力的升高，也可以说是获取下压力的代价之一. 升阻比是反映赛车空气动力学效率的一个重要指标，通过比较2版赛车可以发现，2019年赛车拥有更高效率的空气动力学套件，迎风面积的骤减也是其获得高效率的原因之一. 通过对赛车总布置以及造型的优化，相比2018年赛车，2019年赛车可有效减少过去只增加外形阻力的“无用”区域，并将它们转变为带有翼的空套部件区域.表 4 整车分析数据表Table 4 Vehicle analysis data sheet赛车版本负升力 / N阻力系数升阻比迎风面积 / m2 2018年380.1 1.01 1.45 1.3122019年686.5 1.35 2.77 1.046在气动平衡方面，2018年赛车未做出相关优化，风压中心（前后气动力平衡轴）相比重心位置（车长45∶55位置处）严重靠前，即前翼下压力占比过大. 2019年赛车对此进行了考量，最终的设计方案中，通过CFD软件去计算整车相对于过重心点水平轴气动力矩（C m）来判断风压中心距离重心的远近，最终经过软件计算所得气动力矩仅为10 N·m，可将其视为与重心基本重合.由此可见，通过正确的优化方法和设计思路来引导设计，最终能收获一套高性能的大学生方程式赛车的空套优化方案.5 结语本文分别对各空气动力学套件进行优化设计，并最终通过整车分析进行方案的验证. 结果表明：2019年赛车在负升力和升阻比的设计上进一XYZ6.11212.22418.53724.44930.561−1 000−750−500−2500250速度 / (m·s−1)压力系数图 12 整车迹线图Fig. 12 Full vehicle track diagram第 1 期李嘉寅等：FSAE赛车空气动力学套件优化设计· 59 ·步优化，负升力提升达到2018年的181%；前翼的外洗效应可以有效减少前轮紊流，并且能够显著提升前翼的升阻比和下压力；尾翼端板、相对攻角和间隙是影响其下压力的3个显著要素；侧翼和扩散器能对赛车的下压力提升起很大的作用，并同时提升前翼和尾翼的工作效率.2019年赛车的空气动力学套件的优化使得负升力和升阻比相比2018年赛车有较大的进步，对赛车性能有显著的提升，对赛车后续的设计优化具有指导实践意义.参考文献：MCBEATH S. Competition car aerodynamics [M ] . 3rdEdition. England: Veloce Publishing Limited, 2017: 8.［1］傅立敏. 汽车设计与空气动力学［M ］ . 北京. 机械工业出［2］版社, 2010: 1−25;.吕立坤. 扰流板对轿车气动特性改善的数值仿真［D ］ . 长春: 吉林大学, 2006.［3］王福军. 计算流体动力学分析［M ］ . 北京: 清华大学出版社, 2004: 185−253.［4］WILCOX D C. Turbulence modeling for CFD [M ] . 2ndEdition. La Canada: DCW Industries, 1998: 174.［5］孙文. 基于CFD 的低速赛车前后翼设计［D ］ . 长沙: 湖南大学, 2016.［6］杨炜, 谢睿轩, 曹子浩, 等. 大学生方程式赛车空气动力学套件改进［J ］ . 中国科技论文，2018，13（17）：2050 − 2054.［7］邓召文, 王兵. FSC 赛车空气套件CFD 优化设计［J ］ . 汽车实用技术，2014（3）：22 − 27.［8］曾飞云. 万得FSC 赛车空气动力学特性研究［D ］ . 锦州:辽宁工业大学, 2014.［9］（编辑：韩琳）• 科研快讯 •我校李文尧副教授带领的先进储能与传感材料团队在国内主办的中科院一区期刊Green Energy & Environment 上发表了以“Realizing optimal hydrogen evolution reaction properties via tuning phosphorous and transition metal interactions”为题的研究成果.20世纪以来，国内经济的快速发展和能源消耗，迫切需要大力发展清洁可再生的清洁能源推动未来经济发展，氢能作为一种可再生能源，成为未来能源发展的重要角色之一. 电解水析氢是氢能获取的主要途径，在这项研究工作中，该团队利用过渡金属掺杂和调控策略合成一种Co-Mo-P 化合物（非均相Co x Mo 1−x P 纳米阵列），发现通过掺杂形成的包含两种掺杂的化合物的金属磷化物和金属氧化物的纳米片层，以不完全磷化的状态和掺杂的氧化物共存的形式能有效提升电催化剂析氢能力，同时可通过调控不同金属的掺杂比例来优化催化性能. 发现Co 、Mo 金属掺杂的结构有效降低电解水析氢（阴极端）和析氧（阳极端）的电位. 最终，获得材料作为析氢催化剂获得的过电位只有51.2 mV （10 mA•cm −2时）. 同时，作为另一极电催化析氧催化剂也获得了较低的过电位353 mV （10 mA•cm −2时）. 此外，在20 h 稳定性测试过程中性能基本不变，并且作为电解水的阴阳极，获得的全水解的过电位只有1.603 V （10 mA•cm −2时），是性能优异的双功能催化剂. 该项工作得到国家自然科学基金、上海市“晨光计划”、中央高校创新基金以及英国工程和自然科学研究委员会基金的支持.· 60 ·上 海 工 程 技 术 大 学 学 报第 35 卷。
合成气微型燃气轮机燃烧室优化设计及数值模拟
合成气微型燃气轮机燃烧室优化设计及数值模拟曹常青;付忠广;卢可【摘要】初步设计了一种以富氢合成气为燃料的微型燃气轮机燃烧室.根据相关标准及热力计算结果依次确定了燃烧室的基本几何尺寸,二次风、掺混冷却孔的位置及开孔面积和旋流燃烧器的结构等,并利用计算流体动力学软件对所设计的燃烧室的冷、热态流场,燃烧稳定性,燃烧效率和压力损失等性能进行了数值研究.计算结果表明:设计的燃烧室流场合理,燃烧稳定,燃烧效率高,压力损失小,基本上达到了设计要求.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2014(047)002【总页数】6页(P100-105)【关键词】微型燃气轮机;燃烧室;富氢合成气;数值计算【作者】曹常青;付忠广;卢可【作者单位】华北电力大学,北京102206;华北电力大学,北京102206;华北电力大学,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TK4720 引言在钢厂、化工厂和炼油厂的生产过程中都会产生大量的富含H2 和CO 的伴生气，合理利用这部分气体可以起到保护环境、提高能源利用率的良好效果。
研究以中低热值合成气为燃料的微小型燃气轮机可以以一种新的方式利用此部分气体，这种方式能够结合燃气轮机的特点，具有体积小、重量轻、启动快、少用或者不用冷却水等一系列优点[1]，在存在中低热值燃料气体的场所，方便地实现热电冷联产，实现能源的综合利用。
与常规燃气轮机的设计气体燃料天然气相比，合成气的热值和成分都有很大的变化，其主要特点是热值较低，主要可燃成分是H2 和CO。
这两种气体的燃烧性质与天然气的燃烧性质相差甚远。
CO 的化学反应速率较慢，造成燃烧稳定性比较差，且在低负荷工况下容易造成CO 燃烧不完全现象，致使燃烧效率下降，污染物排放升高。
富氢合成气中H2 含量较高，使得合成气在火焰传播过程中的不稳定性增加[2]。
此外，在相同功率下，必须使用更多的低热值合成气，这就对燃气轮机燃烧室的设计提出了一系列问题。
为了解决这些问题，使得燃气轮机能够高效清洁稳定地燃烧低热值合成气，必须对微小型燃气轮机进行重新设计研究，以实现能源的综合高效利用[3-5]。
某重吊船机舱通风风道数值模拟及设计优化
某重吊船机舱通风风道数值模拟及设计优化发布时间：2022-05-10T01:57:48.120Z 来源：《福光技术》2022年9期作者：魏冬亮刁海兵[导读] 本文针对目前重吊船机舱通风风道设计不合理，出现用户处所多风、少风和无风现象，采用Ansys Fluent软件对其进行数值模拟，具体分析出风口速度变化、压力变化、流量大小以及空气在流场内的流动状态的影响因子。
通过调整影响因子A、B、C，详细了解它们对流动阻力系数的具体影响，并提出局部优化设计方案，然后对机舱通风风道内的流动进行模拟分析，数值计算出各个优化后风道的流场分布、压力分布、进出口压力损失、出口平均流量大小，指出合理的风道优化设计方案，满足用户处所所需风量的需求。
魏冬亮刁海兵招商局金陵船舶（南京）有限公司江苏南京 210015摘要：本文针对目前重吊船机舱通风风道设计不合理，出现用户处所多风、少风和无风现象，采用Ansys Fluent软件对其进行数值模拟，具体分析出风口速度变化、压力变化、流量大小以及空气在流场内的流动状态的影响因子。
通过调整影响因子A、B、C，详细了解它们对流动阻力系数的具体影响，并提出局部优化设计方案，然后对机舱通风风道内的流动进行模拟分析，数值计算出各个优化后风道的流场分布、压力分布、进出口压力损失、出口平均流量大小，指出合理的风道优化设计方案，满足用户处所所需风量的需求。
本文的工作为重吊船机舱通风风道更为合理的设计打下基础，也为后期的降噪设计研究抛砖引玉。
关键词：重吊船，ANSYS，影响因子，流量，降噪0 引言随着船舶制造业及航运业的发展，节能型船舶的逐渐普及，人们越来越重视船上机器处所的工作环境[1]。
不管是人员还是机器设备的正常工作都需要合理的通风[2]。
因此，在船舶的设计过程中，通风系统的设计是非常重要的一个环节[3]。
全船通风的任务主要是根据具体舱室的通风要求及有关规范、规则和公约的要求，提供充足的空气量，为船上人员创造安全、舒适的工作环境和生活环境[4]。
基于Ansys_Workbench的吹膜模头热膨胀模拟分析
作者简介：黄一帆（1995-），男，机械助理工程师，从事挤出系统设计、模拟仿真设计和管理工作。
收稿日期：2023-07-210 引言吹膜模头作为塑料薄膜制造中的核心设备，在包装、农业、建筑等多个领域扮演着重要的角色。
吹膜技术通过挤出熔融塑料，形成连续的薄膜，为各行业提供了高质量、高效率的包装和覆盖解决方案。
吹膜模头是整个吹膜生产线的核心组成部分，其性能直接关系到生产效率、薄膜品质和产品的竞争力。
然而，吹膜模头在高温工作环境下长期运行，金属材料受到热膨胀的影响，从而可能导致模头不同零件之间装配关系的变化，影响模头精度及塑料薄膜成型效果。
因此，对吹膜模头的金属热膨胀特性进行深入研究和优化分析显得尤为重要。
通过对吹膜模头的热膨胀行为进行模拟分析，并结合公差选择进行优化，可以帮助工程师们更好地了解和改进吹膜模头的设计，从而提高生产效率和产品质量，满足不断发展的市场需求。
因此，本论文将基于Ansys Workbench 软件对吹膜模头的金属热膨胀进行模拟分析，并结合公差选择来优化模头性能。
通过本研究，我们期望为吹膜模头的设计和制造提供有益的指导，并为其他类似金属构件在高温工作环境下的热膨胀分析提供有价值的借鉴。
1 研究方法金属稳态及瞬态热固耦合仿真是一种重要的数值基于Ansys Workbench 的吹膜模头热膨胀模拟分析黄一帆，王侠武(广东金明精机股份有限公司，广东 汕头 515098)摘要：本论文基于Ansys Workbench 软件对吹膜模头的金属热膨胀进行数值模拟分析，分析零件间公差选择对模头装配精度的影响。
吹膜模头是塑料薄膜制造的重要工具，在高温工作环境下，金属材料会受到热膨胀影响，从而可能导致模头不同零件之间装配关系的变化。
因此，了解和优化模头的热膨胀行为对于提高吹膜模头装配质量至关重要。
本研究通过Ansys Workbench 的有限元模拟分析，深入探究了吹膜模头金属热膨胀的特性，并在此基础上通过合理的公差选择来优化模头性能。
iSIGHT优化设计—Optimization
iSIGHT 优化设计一Optimization1概述1.1传统劳动密集型的人工设计1.2iSIGHT 智能软件机器人驱动的设计优化icnciic c j illon---■Are ---Lksi^nr^quircHicnt^pl'licd '.'亠才人的叠和列話足够设il~{AdequateDesign)用井析和Mtt 评忻性能改变设it 变量改变设it 变量"Are ■---designrequirenientsplblksd '.'亠十理拝初崎设计首动化的过建足HttEf {AdequateDesign]|探索算法和优化第略1.3优化问题特征•设计变量数目•设计变量取值类型；/连续型、离散型、整数型、连续/离散混舎型♦有无约束条件•解空间线性、非线性•解空间的多峰性、凸性♦计算时间•计算精度（1）约束约耒1I:可芍区城—目标函数等值线©最优解車2 3）非线性5）离散取值gi(«)o6o◎釜粒弓邑最工归—_-曲木；坐^冶6）组合问题J孙阿旦W員込期1阳（归往斗雷弼题2分立宦界袪比如.X,領的的JMfcA.B,C-«利尺寸XI .M 3.E J-*Jj]>](A/jai') Jubf'.fr?琼舟宀一,耳)冬0j =1.2,...m■MS*E)N Q It =1,21{u J t.fl\刊书.Xj .Xj t Xj JWWW7）优化问题按特征分类对优化设计的研究不断证实，没有任何单一的优化技术可以适用于所有设计问题。
实际上，单一的优化技术甚至可能无法很好地解决一个设计问题。
不同优化技术的组合最有可能发现最优设计。
优化设计极大地依赖于起始点的选择，设计空间本身的性质（如线形、非线形、连续、离散、变量数、约束等等）。
iSIGHT就此问题提供两种解决方案。
第一，iSIGHT提供完备的优化工具集，用户可交互式选用并可针对特定问题进行定制。
2025优化设计一轮第6讲 实验 探究弹簧弹力与形变量的关系
第6讲实验:探究弹簧弹力与形变量的关系1.(2023山东青岛模拟)如图所示,某同学在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码,测量弹簧的劲度系数k。
他将实验数据记录在下面的表格中,实验时弹簧始终处于弹性限度内。
(1)通过观察实验数据,发现实验中拉力每增加ΔF=0.49 N,橡皮绳伸长量的变化量几乎不变,为充分利用实验数据,同时减小实验误差,该同学联想到“测量匀变速直线运动的加速度”时用过的“逐差法”来计算弹簧的劲度系数k。
将表中数据补充完整:①=;根据逐差法计算出弹簧的劲度系数k= N/m。
(结果均保留3位有效数字)(2)在计算弹簧弹力时重力加速度g取9.8 m/s2,若当地实际的重力加速度g值为9.78 m/s2,则实验测得的劲度系数与实际值相比(选填“偏大”“偏小”或“相同”),由此造成的误差属于(选填“偶然”或“系统”)误差。
2.在我们的生活中常常用到弹簧,弹簧的“软硬”程度其实是由弹簧的劲度系数决定的。
为了测量实验室两根弹簧的劲度系数,两实验小组分别做了以下实验。
(计算结果均保留三位有效数字)(1)甲组:如图所示,毫米刻度尺的0刻度线与弹簧上端对齐,实验中通过改变弹簧下端所悬挂钩码的数量,改变弹簧弹力。
多次实验,记录数据后描点连线得到F-l图像,由此可知该弹簧的劲度系数k=N/m。
(2)乙组:如图所示,将另一根轻质弹簧下端固定于铁架台上,在上端的托盘中依次增加砝码,测量相应的弹簧长度,部分数据如下表,由数据算得弹簧的劲度系数k= N/m。
(g取9.80 m/s2)(3)某共享电动车的减震弹簧的劲度系数为20 000 N/m,相比于实验小组的弹簧,减震弹簧是(选填“软”或“硬”)弹簧。
3.(2023湖南长沙模拟)如图所示,有两条长度不同的弹性绳。
两绳上端固定在同一位置,下端系在一个轻质钩上。
两绳在同一竖直面内,不缠绕。
绳1的长度比绳2短,绳1自然伸长时,绳2处于松弛状态。
每个钩码质量为100 g,g取10 m/s2。
基于Flexsim的亚一图书仓出库优化设计
基于F l e x s i m的亚一图书仓出库优化设计文/俞豪杰姜欢本文对沈阳京东亚一物流中心图书仓的出库流程效率优化进行了研究。
首先查找该物流中心入库流程的问题所在，明确优化的思路，通过F l e x s i m仿真软件对该过程进行模拟，通过仿真数据分析来验证优化思路的合理性，最终为沈阳京东亚一物流中心的效率优化问题给出一种解决问题的思路和方案，同时为这类问题提供了优化方法和模型的参考。
0.引言近年来，以京东为标志的B2C电商公司发展迅速，同时也积极建设自营物流体系。
京东在每个区域都建立了自己的物流中心，然而随着公司的发展，物流中心的内部规划和建设不能满足订单处理量。
现在需要通过技术手段升级原有的物流运作环节，最大限度提高运营效率。
但设施设备的投入涉及大量资金的进入，前期的合理规划和优化以及仿真模型的选择对于B2C企业来说非常重要，F l e x s i m作为一个成熟的仿真手段，可以验证优化思路是否合理，给予决策层准确的数据参考。
[1]1.1京东亚洲一号仓库基本情况。
京东物流作为国内自营物流的优秀代表，2014年首个“亚洲一号”仓在上海投入使用，到现在京东物流已经有30多个“亚洲一号”投入使用，未来几年还将有20多个建成[2]。
1.2内待解决问题的识别、描述1.2.1京东物流的分拣作业。
物流中心分为：入库区、收货区、上架区、仓储区、理货区、打包区、复核区、办公监控区。
京东亚洲一号仓库-图书仓拣货主要依赖人工，拣货员使用自己工号登录到扫描枪，然后按照扫描枪下达订单信息，根据信息所列商品在拣货区进行拣货。
每一单的商品会按照客户订单中货物首次出现顺序进行排序。
拣货人员会推着拣货车到拣货区进行拣货，找到对应商品后，再进行下一商品的拣取。
当这一单所以商品全部拣选完毕后，将拣选车推到相应的分拣区，交给复核员复核分拣，再交由打包员进行打包出库。
1.2.2京东物流分拣存在的问题。
图书仓的拣货作业具有多品种、小体积、小批量的特点。
优化设计结果
3.89
4.10
5.66
4.19
3.81
150 12
07
k4
4.58
2.50
5.22
4.65
2.36
152 12
k4
02
4.10
2.69
4.90
4.10
2.67
96 24
02
04
4.28
2.23
4.83
4.32
2.17
171 17
04
k2
4.13
3.59
5.47
4.41
3.23
170 39
k3
08
Y( m )
k4
38930075.785
24526243.516
k2
38929838.798
24525870.986
k1
38930143.172
24525638.328
k338929579.Fra bibliotek7224526025.717
02
38930143.905
24525897.467
01
38930180.346
05
06
4.12
4.37
6.01
4.61
3.85
147 41
03
06
3.80
3.07
4.89
3.90
2.94
115 06
06
k2
3.35
2.58
4.23
3.54
2.31
134 54
k2
08
3.75
3.59
5.19
3.96
3.37
71 10
(2021年整理)BIM模型精度表
BIM模型精度表
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表1 BIM 模型精度标准。