小型变压器计算机辅助优化设计 张 利 郑文利 路 杰3 王国栋 刘相华 (东北大学 沈阳 110006) (沈阳化工学院3 沈阳 110021)摘要 采用模块编程技术,应用电磁学原理及用C 语言开发了一个基于Windows 平台 的功能较强的小型变压器(单相20kVA 以下,三相50kVA 以下)的CAD 系统,该系 统主要包括变压器的铁心选择、绕组的排列、几何参数和电磁参数的计算、总体结构 优化设计及参数化绘图等功能. 关键词: 小型变压器; 计算机辅助设计; 优化设计 分类号: TP 391.72 现代电器工业的发展要求小型变压器的设计具有更高的可靠性、快速性、灵敏性和精确性.国内各小型变压器厂尽管在单台容量和安装容量方面满足了生产实践的需要,但采用的设计方法基本上还是传统的手工设计方法,常用的方法有两种,即计算法和图解法.设计人员往往感到设计重复量大、设计效率低、精确性差.因此,我们开发了小型变压器(单相20kVA 以下,三相50kVA 以下)的计算机辅助优化设计系统,从而可以缩短设计周期,创造较好的经济效益,提高工厂的竞争能力. 1 系统结构 本系统参考了国内外有关小型变压器的设计方面的最新理论,应用计算机技术完成了1998年3月1日收稿 第12卷 第2期 1998.6沈 阳 化 工 学 院 学 报JOURNAL OF SHEN Y AN G INSTITU TE OF CHEMICAL TECHNOLO GY Vo.12 No.2J um.1998
总体功能的设计.在使用本系统时,只需输入初级电压、次级电压、次级电流、电源频率等数据,设计者便可按照计算机的提示进行变压器的铁心形式选择、绕组排列、铁心、绕组、导线等几何参数及电磁参数的计算.在此基础上,采用改进复合形法进行优化设计和采用ADS 进行参数化绘图.本系统分为8个模块,它们既相互独立,又可以通过数据文件的方式相互传递数据(如图1所示).这8个模块是: (1) 数据信息模块: 用来输入数据和保存数据. (2) 铁心参数计算: 选择铁心形式,计算铁心截面、窗口尺寸等参数. (3) 绕组计算模块: 主副绕组设计(正弦分布绕组) . 图1 软件模块 图2 设计框图 041沈 阳 化 工 学 院 学 报 1998年
５．５沉淀池尺寸变化的工况模拟………………………………………………一５５５．５．１一定条件下沉淀池长宽变化对沉淀影响……………………………５５ ５．５．２有效水深变化对沉淀影响……………………………………………６２５．６本章小结………………………………………………………………………６６第六章平流式沉淀池优化设计……………………………………………………一６７６．１沉淀池费用模型……………………………………………………………一６７６．１．１费用模型特征及建立步骤……………………………………………６７ ６．１．２沉淀池费用研究成果…………………………………………………６８６．２平流式沉淀池优化模型构建………………………………………………～６９６．２．１目标函数建立…………………………………………………………６９ ６．２．２约束条件组成…………………………………………………………７０ ６．２．３平流式沉淀池优化设计模型…………………………………………７０６．３模型解算……………………………………………………………………一７０６．３．１目标函数拟合…………………………………………………………７０ ６．３．２沉淀效率曲线拟合……………………………………………………．７２ ６．３．３优化求解………………………………………………………………７３６．４本章小结……………………………………………………………………一７４第七章总结和展望……………………………………………………………………７５７．１研究结论………………………………………………………………………７５７．２展望…………………………………………………………………………一７６参考文献………………………………………………………………………………一７７附Ｉ图………………………………………………………………………………………………………………．．８０攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况…………………………………………９５ ＶＩ
对干式和油浸式变压器优化设计的研究 发表时间：2017-07-04T15:28:50.517Z 来源：《电力设备》2017年第7期作者：刘建萍[导读] 摘要：我国干式变压器和油浸变压器的优化设计，是社会进步发展的必然选择。本文根据我国目前使用的干式变压器以及油浸变压器的特点，结合最新的科学技术，优化变压器的系统，并且对设计内容进行研究和阐述。 （山东泰开箱变有限公司 271000） 摘要：我国干式变压器和油浸变压器的优化设计，是社会进步发展的必然选择。本文根据我国目前使用的干式变压器以及油浸变压器的特点，结合最新的科学技术，优化变压器的系统，并且对设计内容进行研究和阐述。 关键词：干式变压器；油浸式变压器；优化设计 1. 干式和油浸式变压器优化的原因 变压器是电力系统的重要组成部分，其工作效率、工作能耗、生产成本是影响电力系统运行效率、运行线损、运行成本的关键。当前我国电力系统中干式和油浸式变压器占有极高比例，因此采用计算机辅助设计和最优化方法对上述两种变压器进行优化设计具有鲜明的显示意义。 2. 干式和油浸式变压器优化设计理念 我国较早使用的变压器系统设计工具是CAD。随着社会和科技的不断发展，CAD系统和技术也在不断地研发，加快了变压器的改革和优化进程。同时电力需求的增加，远距离、跨区域输变电工程大力建设发展，对变压器的要求也越来越高。所以我国需要优化变压器，我们秉承的理念是节约材料，，力求科学与自然地融合，提高干式变压器和油浸变压器的工作效率，实现远距离低损耗输电以及环境保护的目的。 3. 干式和油浸式变压器优化设计分析以及方法 3.1 干式和油浸式变压器优化设计分析 3.1.1 变压器优化设计使用工具 变压器的结构和系统比较复杂，尤其传统的变压器设计方法，其中的数据是分散式的，并不集中，对于变压器的控制和管理，以及设计都十分的不利。“工欲利其事，必先利其器”，所以想要优化变压器的设计方法，首先需要确定设计变压器的工具，使用正确的变压器设计工具，能够有效的提高变压器的设计效率，利用UML语言，以及变压器数据计算和IE型电源变压器自动设计软件，根据变压器系统的特点，以及数据模型的支持，可以制作有关数据计算的软件，体改手工计算。比如编制一个程序和公式，通过计算机，把电磁计算等流程的过程简化，加快计算效率和准确率。 3.1.2 变压器优化设计的理论依据 决定变压器性能的参数主要涉及电、磁、热以及结构，也就是说，变压器的优化也是根据这几方面来决定的。只要能够设计出这几方面的优化计划，就可以改变现有的变压器的系统和结构。因此，新型的变压器首先需要确定计算公式，根据计算公式来确定需要修改的参数和标准值，然后根据电、磁、热以及结构四方面理论，加入节能低碳等约束条件等，设置相关的离散型数值。因为变压器设计本身的特点，虽然设计系统使用的数值比较分散，但是在系统的管理之下，可以确定变压器系统使用的标准值，比如圆形铁心柱直径，就可以通过现有的系统进行计算得到。使用的公式为 通过公式可以知道，f(x)为目标函数，其中，变量为x1,x2,......xn,其中gi(x)为约束条件，首先需要根据约束条件，控制变压器的材料选择，这样能够改变变压器的工作功率。其中，约束条件就是技术性指标，也就是说，是硬性指标，该指标包括变压器的电压比，阻抗电压、空载耗损、空载电流只有变压器达到一定的标准，才能为商户和居民提供高质量的电能。比如，变压器的电阻比，主要是根据电阻率来计算的，即ρ=RS/L。常用单位几种金属导体及其在20℃时的电阻率 (Ω m) 为铜 1.75 × 10-8 ，铝 2.83 × 10-8 ，铁 9.78 × 10-8 。同种材料导电能力是和截面积成正比，与长度成反比。选择不同的变压器材质，对变压器的性能会产生不同的影响。 其次是材料性能约束，也就是说，变压器在设计的过程中，材料的选择需要满足国家和国际的标准。材料的性能不能影响到变压器的技术性能，选择的绝缘物质，也不能发生导电。不同绝缘材料的特性不同，其需要的电阻值以及绕组温升的值也不同，只有确定其范围，才能在保证变压器的设计优化更加合理科学。变压器的铜耗与铁耗与自身的材质是有关系的。在材料上的优化上，如果选择非晶态磁性材料，这种变压器能够大幅度的降低电损和涡损。
水利工程涵洞设计要点分析 摘要：在农业生产中，各种水利工程的需求量越来越大。涵洞施工是水利建设 过程中必不可少的内容，好的设计可以建造好的工程，涵洞的设计符合需要，更 好地体现水利工程的效率，使水利通过能力得到提高，对于涵洞的设计，在不同 的水利工程中有不同的概念和设计思路，只有充分把握当地自然环境的特点，才 能设计出优质的涵洞，符合实际应用，符合自然规律。通过对中国现行水利工程 涵洞设计关键问题的系统分析，进一步提出优化设计和施工方案，以提高涵洞设 计能力，提高水利应用水平。 关键词：水利工程；涵洞；设计要点 引言 水利工程的长期运行决定了其工程设计的重要性，有必要从源头上设计一个 良好的网关，设计图纸的标准规范，形成科学的模拟，确保涵洞畅通。涵洞与水 利工程密切相关，而不是独立的结构，即涵洞设计中应正确把握结构和尺寸，通 过现场勘察、研究和科学，充分发挥涵洞在平面设计中的作用。根据水利功能的 差异，在设计中要综合考虑。 1、水利工程中涵洞的基本情况概述 涵洞作为水利工程中非常关键的组成部分，其长期的暴露在自然环境下，而 且当前车辆数量的增加也对涵洞的安全性和耐久性提出了更高的要求。对于涵洞 设计时的安全系数，需要确保其在恶劣自然环境能够保持良好的性能。因此需要 确保涵洞结构设计指标达到标准要求，这样就不会出现移位或是被压坏的情况。 在具体设计和施工过程中，需要针对于当地的具体特点来及时调整设计和施工方案，以便于更好的发挥出涵洞的重要作用。 2、涵洞的分类 可根据不同的形式进行分类，根据涵洞的使用功能、建筑材料、结构形式、 洞顶填筑形式和水力性能五个方面对涵洞进行分类，不同的类型具有不同的风格 和结构特征，根据使用功能分类，主要由导水涵洞和泄洪涵洞两种类型组成，根 据建筑材料，主要包括钢筋混凝土涵、混凝土涵、石涵、砖涵构成；按构造形式 划分包括箱涵、管涵、盖板、拱涵等；按洞顶填土情况划分包括明涵和暗涵两类；按水力性能划分包括无压式涵洞、半压式涵洞、压力式涵洞三种类型，根据涵洞 结构型式不同，将用于不同的工程，然后根据公路的分类或水利工程的不同，合 理的选择和拆除。在水利工程或公路建设中，利用涵洞可以使公路穿越沟渠，也 可以使水利工程穿越公路，通过涵洞施工，可以有效保证公路和水利工程的完整性。 3、涵洞的设计 3.1涵洞设计考虑因素 在涵洞设计之前，我们不能盲目地进行野外考察，只有充分掌握现场条件， 才能设计出合理的工程方案，通过实地调查，掌握工程材料、地质、施工的基本 要素，使各方面都能得到很好的控制。同时，根据当地情况，正确选择涵洞类型，不能盲目使用，否则会造成后期的隐患，只有在充分满足施工要求的情况下，才 能进行设计，才能保证最终效果。设计不能太理想化。有必要对不同季节、不同 时段的洪水流量和需水量进行分析，对涵洞结构形式和断面形式进行科学设计。
A 题 电力变压器铁心柱截面的优化设计 电力变压器的设计中很重要的一个环节就是铁心柱的截面如何设计。我国变压器制造业通常采用全国统一的标准铁心设计图纸。根据多年的生产经验，各生产厂存在着对已有设计方案的疑问：能否改进及如何改进这些设计，才能在提高使用效果的同时降低变压器的成本。 现在以心式铁心柱为例试图进行优化设计。 电力变压器铁心柱截面在圆形的线圈筒里面。为了充分利用线圈内空间又便于生产管理，心式铁心柱截面常采用多级阶梯形结构，如图1所示。截面在圆内上下轴对称，左右也轴对称。阶梯形的每级都是由许多同种宽度的硅钢片迭起来的。由于制造工艺的要求，硅钢片的宽度一般取为5的倍数（单位：毫米）。因为在多级阶梯形和线圈之间需要加入一定的撑条来起到固定的作用，所以一般要求第一级的厚度最小为26毫米，硅钢片的宽度最小为20毫米。 铁心柱有效截面的面积，等于多级铁心柱的几何截面积（不包括油道）乘以叠片系数。而叠片系数通常与硅钢片厚度、表面的绝缘漆膜厚度、硅钢片的平整度以及压紧程度有关。设计时希望有效截面尽量大，既节省材料又减少能量损耗。显然铁心柱的级数愈多，其截面愈接近于圆形，在一定的直径下铁心柱有效截面也愈大。但这样制造也工艺复杂，一般情况下铁心柱的级数可参照表1选取。 图1 铁心柱截面示意图
表1 铁心柱截面级数的选择 问题一：当铁心柱外接圆直径为650毫米时，如何确定铁心柱截面的级数、各级宽度和厚度，才能使铁心柱的有效截面积最大。 问题二：实际生产中线圈的内筒直径和铁心柱的外接圆直径不是精确地相等，而留有一定的间隙以便于安装和维修，设计的两个直径的取值范围称为各自的公差带。因此可以在设计铁心截面时稍微增加铁心柱的外接圆的直径以使得铁心柱有更好的截面形状。请结合铁心柱截面的设计而设计出二者的公差带。 问题三：铜导线在电流流过时发热造成的功率损耗简称为铜损；铁心在磁力线通过时发热造成的功率损耗简称为铁损。为了改善铁心内部的散热，铁心柱直径为380毫米以上时须设置冷却油道。简单地说，就是在某些相邻阶梯形之间留下6毫米厚的水平空隙（如图2所示），空隙里充满油，变压器工作时油上下循环带走铁心里的热量。具体油道数可按表2选取。 油道的位置应使其分割的相邻两部分铁心柱截面积近似相等。 分别针对问题一和问题二的情况，增加油道要求再给出设计，并指出油道的位置。 油道 图2 带油道的铁心柱截面
高频变压器的设计与实验研究 刘修泉1，曾昭瑞2，黄平2 （1．广州番禺职业技术学院，广东广州511483；2.华南理工大学机械与汽车工程学院， 广东广州510640） 摘要：给出了感应电能传输系统高频变压器的设计方法，并进行了实验和分析。关键词：高频变压器；感应电能传输；损耗；温升中图分类号：TM402 文献标识码：B 文章编号：1001－8425（2009）03－0013－04 Design and Experimental Research of HF Transformer LIU Xiu 蛳quan 1,ZENG Zhao 蛳rui 2,HUANG Ping 2 （1．Guangzhou Panyu Polytechnic,Guangzhou 511483,China; 2．South China University of Technology,Guangzhou 510640,China ） Abstract ：The design method of HF transformer for inductive electric energy transmission system is presented．The experiment and analysis are made． Key words ：HF transformer ；Inductive electric energy transmission ；Loss ；Temperature rise 基金项目：广州市科技攻关项目（2005Z3－E0341） 1引言 移动机电设备，如电力机车和城市电车等，其传统供电方式一般为滑动接触方式，存在磨损和电火花等一系列问题。由此一种新的能量供应方式感应电能传输被提出来。感应电能传输系统可以无接触供电，消除了传统接触供电的安全隐患，提高了系统供电的灵活性[1]。感应电能传输系统主要是利用变压器来传递能量，利用耦合式电磁感应原理，电磁耦合结构相当于一个分离变压器，即变压器初级和次级绕组是分离的，存在空隙的。工频交流电经整流且逆变成高频交流电提供给初级绕组，根据电磁感应定律，次级绕组两端产生高频的感应电动势，经过整流和稳压等环节之后，为用电负载供应电能，实现电能传输。 感应电能传输系统变压器初、次级绕组的频率很高，其绕组参数受频率影响很大，电感和电阻均随着频率变化而变化，电感变化一般很小，但电阻变化很大，称为交流电阻，是直流电阻的几倍、几十倍甚至更大[2，3]。因此，高频变压器设计是感应电能 传输系统的核心。 笔者介绍了高频变压器设计中主要考虑的因素，根据面积法给出了设计高频变压器的一般方法，并对其进行了实验和分析。 2高频变压器设计中考虑的因素 在高频变压器的设计中，对铁心有以下要求：（1）高的饱和磁通密度或高的振幅磁导率。（2）在工作频率范围有低的铁心总损耗。软磁铁氧体满足上述要求，因此高频变压器铁心选择铁氧体PC30。但是在设计中必须考虑铁心损耗、绕组损耗和温升等问题，才能获得高效的系统。 2．1铁心损耗 铁心损耗取决于磁感应增量、频率和温度，在这里忽略温度的影响。软磁铁氧体铁心总损耗通常由三部分构成：磁滞损耗P h 、涡流损耗P e 和剩余损耗P r 。每种损耗产生的频率范围是不同的。但是铁心总损耗为[4]： P coreless ＝K p V core f m B n （1） 式中 K p ——— 铁心损耗系数，忽略温度变化时为常数第46卷第3期2009年3月 TRANSFORMER Vol．46March No．32009
超高层建筑核心筒优化设计研究 发表时间：2018-11-05T14:48:18.613Z 来源：《防护工程》2018年第19期作者：詹锐斌 [导读] 核心筒作为超高层建筑的重要功能性空间，对其设计进行合理优化，不仅在结构上起到支撑建筑的效果，也在实用性上发挥重要的基础作用。 珠海市建筑设计院广东省珠海市 519000 摘要：核心筒作为超高层建筑的重要功能性空间，对其设计进行合理优化，不仅在结构上起到支撑建筑的效果，也在实用性上发挥重要的基础作用。文章站在设计的角度，对超高层建筑核心筒中，电梯、消防、卫生、电力、功能五大系统进行分析，供相关研究参考的同时，为优化超高层建筑核心筒设计方案提供方法。 关键词：超高层建筑；建筑设计；核心筒 引言：随着社会水平的不断发展，城市化的进程也在进一步加快，为了有效的缓解城市用地紧张的实际问题，超高层建筑在工程领域的应用逐渐扩大，并呈明显的上升趋势。提升超高层建筑的设计水平，必须从核心筒的设计优化展开，这一点既满足了建筑设计方式升级的需要，也适应时代对于建筑行业发展的要求。 一、电梯系统设计优化方案 在超高层建筑中的核心筒设计中，电梯系统占据着绝对的重要地位，并在比重上有着明显的优势性。在对电梯系统进行设计时，要从电梯井与电梯厅两个方面进行分别说明。 （一）电梯井道 电梯的数量与其具体的分布形式，直接的控制着整体超高层建筑核心筒中，其他功能区域的分布情况。如果电梯的数量较多，需采用群控的方式进行管理时，单面的数量尽量不应超过4部，并尽可能在设计时采取面对面分布的方式，减少使用过程中，可能出现的观看指示信号不及时的情况。 以写字楼为例，在选用电梯时，尽量避免使用载重在1000kg以内的电梯，防止使用过程中由于轿厢狭小而产生的压抑感，尽可能使用1150kg以上的电梯，将使用中的舒适度进行提升[1]。 同时，在设计中对电梯型号进行选择时，由于不同品牌的电梯对于井道的要求不同，在井道尺寸、冲顶高度、底坑深度等系列参数上存在着明显的差异性水平。所以，具体超高层建筑设计中，为了使核心筒中电梯的设计更为合理，应当以自身的实际使用条件为基础，对其进行选择，并至少预留三种不同的品牌，供招标使用，并配以具体的井道方案。 另外，为了保证使用过程中超高层建筑电梯的安全系数，在发生故障时，使梯内人员可以进行有效的逃生与自救，应当以11m为标准，在未停站的位置处设置逃生门。条件允许的工程中，可在每两层的厅门处设置逃生门。 （二）电梯厅 电梯厅的设计，是整个建筑中电梯最为密集的区域，应当对各竖向分区的分布进行合理的控制，并由此作为确定电梯设置形式的基础内容。 “一”字型的设置，是最为常见的设计形式，可以有效的保证各电梯厅之间保持独立的状态（如图 1 所示）。同时，对于停滞使用的电梯厅可以作为其他功能区域被合理的利用起来，实现使用效率的提高。 “T”型设计，在方形的核心筒设计中较为常见，当电梯终止使用时，可以将楼板打开，形成新的挑高前厅。 “十”字型的设计，也是十分常见的设计方案，将电梯设置在“十”字通道的两侧，可以将通道作为电梯厅进行有效的利用。然而在设计过程中，要对其宽度水平进行控制，一般单面梯保持在2.5M-3M，双面电梯尽量在3M-4M左右，以使其空间不至于产生拥挤感。 图 1 “一”字型单侧电梯厅 二、消防系统与楼道间的设计 安全设计在超高层建筑中显得尤为重要，尤其是在发生火灾或是其他突发性事故时，必须保证疏散通道的畅通。所以，消防通道在建筑中位置的布置就成为了关键性的问题，在保证其功能性发挥的同时，还有对其覆盖范围进行设计处理。 一般情况下，消防通道在设计时，应当分置于整体建筑的两端，防止其由于过度集中而产生拥堵的情况。当高层低区的面积较大，需要增加消防通道时，可以在核心筒以外的空间进行加设，以免对整体核心筒结构产生影响[2]。 三、卫生系统的设计 在卫生系统的设计过程中，可以采用男女相邻的设计方案，以此可以将前室的空间进行有效的整合，从而提高空间利用率水平，同时还可在给排水系统上进行设计优化，使得整体的管线设置更加集中，方便后续工作中的维修与管理。由于清理间功能的特殊性，必须设置在卫生间的临近位置，以保证其功能作用的发挥。 在使用过程中，为了对楼层的利用效率进行优化，需不断的对电梯的分区进行变更处理，而这一点，就会对卫生系统中的用水房间位置产生新的要求。虽然在变更过程中，会产生较多的管道，尤其是横管，但为了提高楼层内的空间利用率，进行变更也有着不可替代的现实意义。 四、电力系统下，强弱电间的设计 在超高层建筑中的强电、弱电间，应当进行分开的独立设计，以免较强的磁场对信号的传输产生负面影响，并在空间上保证其面积范围在5m2左右。这样做也可以有效的防止桥架出线的密集化，是体现设计科学性的重要措施。同时，还应当尽量保证强、弱电间与用水房间的隔离，如设计中两者处于临近关系，则必须用双墙或是混凝土墙对其进行分隔处理。 在弱电系统的处理中，复杂度水平较高，与相关的网络、视频、消防等设施息息相关，是实现超高层建筑信息化建设中的重要内容。而弱电系统在设计时展现出的智能化水平，也是体现其设计专业化与系统化的基本内容，因此在弱电间的设计中，应当预留足够的空间，
优化设计方法的发展与应用情况 贾瑞芬张翔 （福建农林大学 机电工程学院， 福建 福州 ３５０００２） 摘 要：本文概要地介绍了优化设计方法在国内近年的应用和发展情况，包括传统优化方法、现代优化方法，以及优化软件的应用和发展情况。 关键词：优化 遗传算法 神经网络 ＭＡＴＬＡＢ 优化方法是２０世纪６０年代随着计算机的应用而迅速发展起来的，较早应用于机械工程等领域的设计。８０年代以来，随着国内有关介绍优化设计方法的专著（如《机械优化设计》［１］）的出版和计算机应用的普及，优化设计方法在国内的工程界得到了迅速的推广。本文按传统优化方法、现代优化方法、优化软件应用等三个方面，概要地介绍优化设计方法近年来在国内工程界的应用和发展情况。 １． 传统优化方法的应用与改进情况 １．１传统优化方法的应用 从近10年发表的工程优化设计的论文可以看出，罚函数法、复合形法、约束变尺度法、随机方向法、简约梯度法、可行方向法等，都有较为广泛的应用。对重庆维普信息数据库中的工程技术类刊物做检索，1993年至2003年，这6种约束优化方法应用的文献检出率的比例，依次约为12：10：3：1.5：1.5。 以机械设计为例，传统优化方法主要应用于机构和机械零部件的优化设计，主要对零件或机构的性能、形状和结构进行优化。在结构方面，如对升降天线杆的结构优化设计[2]，采用内点罚函数法优化，在保证天线杆具有足够的刚度和压弯组合强度的前提下所设计出的结构尺寸比按一般的常规设计方法所计算的尺寸要小，自重更轻。在形状方面，赵新海等［３］对一典型的轴对称Ｈ型锻件的毛坯形状进行了优化设计，取得了明显的效果。在性能方面，《凸轮一连杆组合机构的优化设计》［４］一文以最大压力角为最小做为优化目标、并采用坐标轮换法和黄金分割法等优化方法对书本打包机中的推书机构（凸纶—连杆组合机构）进行优化设计，从而使得机构确保运动的平衡性的前提下具有良好的传力性能，使设计结果更加合理。《弹性连杆机构结构和噪声控制一体化设计》［３７］一文，利用改进的约束变尺度法，求解基于噪声控制的弹性连杆机构结构控制同步优化问题，同步优化后机构的声辐射性能指标具有明显改善。由以上的例子可以看出，因此，传统优化方法仍然具有不可忽视的作用。 将优化技术与可靠性理论相结合，形成了可靠性优化设计法。按照可靠性优化设计法设计的产品，既能定量地回答产品在运行中的可靠性，又能使产品的功能参数获得优化解，两种方法相辅相成，是一种非常具有工程实用价值的设计方法。如采用惩罚函数内点法求解齿轮传动的可靠性优化设计的数学模型[5]，以及运用二阶矩法和约束随机方向法对钢板弹簧进行可靠性优化设计[6]。 １．２传统优化方法的一些改进 目前，随着工程问题的日益扩大，优化要面对的问题的规模和复杂程度在逐渐增大，传统的优化方法解决这些问题时，就显露出了其局限性与缺陷。于是就出现了在分析现有算法的基础上，针对方法的不足或应用问题而作出的改进。 1．2．1对传统优化方法应用于离散变量优化的改进 工程设计问题中，经常遇到设计变量必须符合本行业的设计规范和标谁，只能取为限定的离散值或整数值的情况。若应用连续变量优化方法．得到最优解后再作简单的圆整处理，可能造成设计上的不可行解，或得到一个非最优解。为此适用于变量取离散值的优化方法发展起来。朱浩鹏等[7]提出了改进的动态圆整法、拉格朗日松弛法。 惩罚函数优化方法是一种常用的求解约束非线性问题的方法，但它仅限于求解连续变量的优化问题。
涵洞施工技术措施探讨(新版) Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0134
涵洞施工技术措施探讨(新版) 【摘要】涵洞是修筑在路面下的排水构造物，与桥的作用相同，通常有较小的孔径，类型也比较多。涵洞属于排水设施。实际工程就涵洞施工技术措施的要求进行，以期能与老师和同学们交流、学习。 【论文格式范文词】涵洞；施工；技术措施 一、一般规定 1、涵洞在开工前进行施工放样时，应根据设计文件进行现场核对，设计文件与现场涵洞所处的地形、地质、地面标高、涵底坡度、斜交角度及桩号是否相符。同时应特别注意满足有农田排灌的要求。若确实需要变更设计时，可按相关变更设计程序办理。 2、除设置在岩石地基上的涵洞外，涵洞的洞身及基础宜根据地基土的情况，每隔4～6m设置一道沉降缝。高路堤下的涵洞，在路
基边缘对应的洞身及基础应每隔适当距离设置沉降缝。 3、涵洞(基础和墙身)沉降缝处两端面应竖直、平整、上下不得交错。填缝料应具有弹性和不透水性，并应填塞紧密。沉降缝宽度应按设计要求设置，设计无具体宽度数值时，可按10～20mm设置。预制圆管涵的沉降缝应设在管节接缝处，预制盖板涵的沉降缝应设在盖板的接缝处，沉降缝贯穿整个断面。 4、防水层的设置应按设计要求进行。防水层的材料可用沥青、油毛毡、防水布、水泥砂浆、三合土、掺入麻刀的塑性粘土等，应按设计要求和工地现场具体情况选用。 5、涵洞完成后，当涵洞砌体砂浆或混凝土强度达到设计强度的75%时，方可进行涵洞洞身两侧的回填。涵洞洞身填土每侧长度不应小于洞身填土高度的一倍，亦不应小于设计值，应同时、水平、分层、对称地进行填筑，压实度不应小于96%。填土的具体方法应按照现行的《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006)相关规定办理。 6、涵洞两侧紧靠涵台部分的回填土不得用大型机械施工，宜采用人工配合小型机械的方法夯填密实。
结构优化课程设计 学院土木学院 专业工程力学 班级1001
学号100120118 姓名崔亚超
总结结构优化设计的原理、方法及发展趋势 崔亚超 工程力学1001班学号100120118 摘要：阐述了工程结构优化设计理论从最初的截面优化发展到形状优化、拓扑优化的基本历程及其相关特点，对优化设计选用的各种算法进行归类，并简述结构优化设计的发展趋势。 关键词：尺寸优化；形状优化；拓扑优化；优化算法 Summary structural optimization design principles, methods and development trends Abstract:The structural optimization of engineering design theory from the initial cross-section to optimize the development of shape optimization, topology optimization of the basic course and its related characteristics, the optimum design on the range of algorithms are classified, and to outline the development trend of structural optimization design . Key words:size optimization; shape optimization; topology optimization; optimization algorithm 0 引言 结构优化设计的目的在于寻求既安全又经济的结构形式，而结构形式包括了关于尺寸、形状和拓扑等信息I对于试图产生超出设计者经验的有效的新型结构来说，优化是一种很有价值的工具，优化的目标通常是求解具有最小重量的结构B同时必须满足一定的约束条件，以获得最佳的静力或动力等性态特征。 集计算力学、数学规划、计算机科学以及其他工程学科于一体的结构优化设计是现代构设计领域的重要研究方向。它为人们长期所追求最优的工程结构设计尤其是新型结构设计提供了先进的工具，成为近代设计方法的重要内容之一。 结构优化设计也使得计算力学的任务由被动的分析校核上升为主动的设计与优化，由此结构优化也具有更大的难度和复杂性。它不仅要以有限元等数值方法作为分析手段，而且还要进一步计算结构力学性态的导数值。它要面向工程设计中的各种实际问题建立优化设计模型，根据结构与力学的特点对数学规划方法进行必要的改进。因此，结构优化设计是一综合性、实用性很强的理论和技术。 目前，结构优化设计的应用领域已从航空航天扩展到船舶、桥梁、汽车、机械、水利、建筑等更广泛的工程领域，解决的问题从减轻结构重量扩展到降低应力水平、改进结构性能和提高安全寿命等更多方面。 由于结构优化设计给工程界带来了经济效益及近年来有限元研究和应用的相对成熟，计算机条件的进一步改善和普及，人们对结构优化设计的研究和应用的呼声更高了。无论国内还是国外，对这一现代技术的需求都有增长的趋势。随着设计技术的更新和产品竞争的加剧，结构优化设计将会有更大的发展。
变压器优化设计软件开发 摘要：本软件编程语言为Visual Basic和C++，编程语言和变压器设计原理相结合。采用分层遗传算法实现变压器的优化设计，并以220kV两圈变压器为实例进行验证，改进的MLGA比单层传统GA成本节省了3.02%，比手工设计方案节约9.48%。开发了10-220kV等级变压器的优化设计软件及界面，实现变压器设计人员由手工计算向计算机软件计算转变。 关键词：Visual Basic；变压器设计原理；分层遗传算法；变压器优化设计 1 概述 变压器优化设计软 件节约设计成本，提高设计质量，缩短产品的开发周期，将人工智能技术、数据库技术应用于设计中去，快速设计其结构方案，进一步提高公司的技术水平、企业形象和在市场中的核心竞争力。研究基于知识工程的计算机集成系统对变压器制造企业在“以市场需求为中心”的激烈竞争中有着很强的应用价值，对我国变电设 备制造企业和国民经济的发展有重要的现实意义[1]。 2 分层遗传算法的原理 本软件采用改进的分层遗传算法进行优化设计，传统的遗传算法是将所有设计优化变量进行编码形成一个向量（染色体），然后由染色体组成一个种群进行进化操作；分层遗传算法的基本思想是将设计优化变量根据工程实际权重或优化先后顺序分类并进行独立编码，放置在不同的层中，每层中可以有多个种群进行并行的遗传操作，因此每个种群可以采用不同的遗传算子、不同的遗传参数，并行的设计。不失一般性，这里以三层遗传优化算法为例，简要介绍分层遗传算法原理[2]。如图1所示。 第一层GA1是控制其他模块的独立遗传算法，第二层GA2和第三层GA3分别由一系列的模块组成，每个模块对应一个子问题，每个子问题对应一个独立的GA，且同一层中的各个模块的编码相同。一个独立的GA可以用以下格式来描述： GA=（PO,PS,IS,FIT,SO,CO,MO） (1)其中PO、PS、IS、FIT，分别表初始种群、种群大小、编码长度以及适应度值，SO、CO、MO分别代表选择、交叉、变异，故分层遗传算法可以用下式描述： GAij=（POij,PSij,ISij,FITij,SOij,COij,MOij） (2) 其中下标i和j表示分层遗传算法第i层第j个模块，GAij表示用独立遗传算法求解第i层第j个模块。由于上层和下层以及同层相邻模块之间的影响，考虑上层和下层之间的影响，GAij可以表示为式(3)。 GAij={POij（GAi-1,j）,PSij（GAi-1,j）,ISij（GAi-1,j）,FITij（GAi-1,j）,SOij （GAi-1,j）,COij（GAi-1,j）,MOij（GAi-1,j）}（3） 如果考虑同层相邻模块的影响则GAij表示为式(4)。 GAij={POij（GAi-1,j,GAi-1,j,GAi-1,j）,PSij（GAi-1,j,GAi,j-1,GAi,j +1）, ISij（GAi-1,j,GAi,j-1,GAi,j +1）,FITij（GAi-1,j,GAi,j-1,GAi,j +1）, SOij（GAi-1,j,GAi,j-1,GAi,j +1）,COij（GAi-1,j,GAi,j-1,GAi,j +1）, MO（GAi-1,j,GAi,j-1,GAi,j +1）}（4）
《海洋与环境》课程论文 海洋平台优化设计的研究进展 课程海洋与环境 学生姓名 学号 所在学院 所在班级 任课教师 提交时间
海洋平台优化设计的研究进展 国内外海洋平台的静力优化设计研究相对较多。目前海上结构的设计规范大多采用的是工作应力 ( WSD) 方法。L RF D( 荷载抗力分项系数设计)方法结合WSD方法和可靠性理论的优点, 既考虑了抗力与各种荷载的随机性又继承了WS D 设计方法。Ma nuel 等在传统设计( WSD/ LR FD) 方法的基础上充分运用了可靠性技术, 对受波浪荷载的海洋平台进行设计。胡云昌等对渤海北部结冰海域海洋平台的LRFD设计表达式的系数进行标定并优化,大大提高了材料的利用率。基于LRF D法海洋平台优化设计简便实用, 但必须根据不同的海域特点进行相关参数的标定。海洋平台优化设计的约束不仅需考虑到结构自身的强度, 刚度和稳定性约束, 还需考虑桩基承载力约束 ( 桩- 土相互作用) 等, 而桩与地基的作用很大程度上主导了结构抗力的不确定性和敏感性。封盛等研究了如何处理应力约束、桩基横向承载力约束和构件长细比约束, 即取构件截面最大Mise s应力, 桩顶侧位移或最大抗力比和受压构件长细比; 基于此对海洋平台优化设计, 减少了约束条件数目, 提高优化模型的求解效率。海洋平台结构优化设计研究主要集中在尺寸优化, 国内外不少学者充分地利用各种优化技术和先进的分析软件对海洋平台结构进行优化设计。鲍国斌等提出张力腿平台的尺寸优化模型, 并以平台造价为目标函数, 考虑尺寸约束, 运动约束和强度约束, 用约束变尺度法进行了优化设计, 为张力腿平台的概念设计提供了一种有效的工具。杨树耕等在建立桶
莱阳市2014年小课题研究 《初中数学作业优化设计研究》 研究报告 工作单位：莱阳市姜疃中心初级中学 课题编号：LYXKT14072 课题主持人：赵纯纯 课题组成员：姜国臣辛德飞吴庆龙 报告执笔人：赵纯纯 【序言】 “数学作业优化设计”是指教师在设计作业时，根据不同层次学生的情况，设计出不同的、适合各类学生的作业；设计出为学生所喜闻乐见的作业；设计出对提高教学质量、发展学生数学思维有用的作业。其目的是帮助、促使不同层次的学生都能有效地完成作业，从而达到良好的学习效果。 《初中数学作业优化设计研究》是莱阳市姜疃中心初级中学赵纯纯老师承担的莱阳市级2014年度小课题，2014年4月获准立项并开始研究，经过课题组和实验学校教师近一年的努力，已经达到了课题研究的基本目标，此报告即课题研究的总结。 一、课题的提出 《数学课程标准》（实验稿）明确指出：“义务教育阶段的数学课程应突出体现基础性、普及性和发展性，使数学教育面向全体学生，实现：人人学有价值的数学；人人都能获得必需的数学；不同的人在数学上得到不同的发展。 这是数学新课程标准对数学教育提出的要求。从农村学校现状分析，学生大多存在着基础知识及基本能力之间差异。面向全体学生就不能无视这种差异，而应因人定标、因材施教。发展性教学理论认为“差异是一种资源”，而承认差异，尊重差异，更是我们实行素质的
一个重要理念。在“让每个学生都能得到最优发展”教育观下，我们必须认清应试教育下作业中存在的问题，并提出符合素质教育标准的形式多样的数学作业形式。素质教育要求下的教师，设计作业不应仅停留在知识的层面，而应蕴含丰富的教育因素，应有利于调动学生的积极性，着眼于全体学生的可持续发展，力争让每个学生在适合自己的作业中都取得成功，获得轻松、愉快、满足的心理体验。 当前的数学课堂教学存在诸多不尽如人意的地方，如：部分教师数学课堂练习的设计缺乏层次性，量也偏少，课堂时效性不高；很多老师没有习惯进行当堂检测，学生学习紧张度不够，效率不高；每个班级都存在一定数量后进生，他们甚至无法独立完成当堂知识巩固练习，令老师头疼不已。 因此，我们考虑通过对数学作业的最优化设计研究，提高学生的学习主动性和课堂效率，解决后进生问题。 二、课题的设计 （一）课题的界定 “数学作业优化设计”是指教师在设计、布置作业时，根据不同层次学生的各种情况，如课堂表现、掌握程度、已有水平等，设计出不同的、适合各类学生的作业，从而帮助、促使不同层次的学生都能有效地完成作业，通过不同层次的练习达到良好的学习效果。作业的设计要有利于学生在完成适合自己的作业中都取得成功，获得轻松、愉快、满足的心理体验，有利于优化学生的思维品质。 （二）研究内容与目标 1.研究目标 本课题实验试图探索在现行的数学授课中，更好的因材施教，制定科学合理的作业设计策略，建立科学的适合学生身心发展规律的作业评价体系，最大限度的提高学生学习的主动性和积极性，让学生在快乐中学习，充分体会到学习的喜悦，使不同层次的学生学有所得、学有所获。 在实验研究过程中，我们力求体现如下目标： （1）解决学习差异，给每一个学生平等的机会，让好、中、差学生都能实现自己的价值，以适应未来社会不同层次人才的需要。 （2）通过作业的优化设计，提高课堂效率。
简析500kV变电站所用变压器的优化设计 发表时间：2016-07-01T15:15:50.023Z 来源：《电力设备》2016年第7期作者：龙晓慧罗栋梁邵贤[导读] 500kV电网系统的加强，设计和制造技术的提高及产品的不断改进。 龙晓慧罗栋梁邵贤（国核电力规划设计研究院）0引言500kV电网系统的加强，设计和制造技术的提高及产品的不断改进，所用电系统的可靠性也越来越高，通过对山东省已运行的3座500kV变电站所用电系统实际应用情况进行了调查、分析、研究，有必要对所用电系统中的所用变压器容量、台数及其一次接线方式作进一步优化设计。1所用变压器容量及台数的选择500kV变电站远景规模一般为2~4台主变压器，500kV出线4~回，220kV出线10~16回，主变压器低压侧接6~12组无功补偿装置，所用变压器容量大多在630~1000kVA之间[1-3]。安装3台所用变压器，近期安装2台所用变压器，其容量均按100%负荷考虑。所用变压器容量按下式计算[4]：S≥K1.P1+P2+P3 式中：S—所用变压器容量（kVA）；K1—所用动力负荷换算系数，一般取K1=0.85；P1—所用动力负荷之和（kW）；P2—所用电热负荷之和（kW）；P3—所用照明负荷之和（kW）。根据变电站负荷统计及计算结果，在500kV变电站设计中，站用变压器一般选择630kVA或800kVA。由于负荷计算均按远景规模,而近期建设规模主变压器最多为2台，如淄博500kV变电站为2台主变压器；济南、潍坊500kV变电站均为1主变压器。主变压器各侧电压等级的出线回路也较少，这样所用变压器所带负荷也相对较少，如果所用变压器容量选择较大就不利于所用变压器的经济运行。从调查已运行的变电站所用电系统负荷情况与按远景规模所用负荷计算的结果相比较看，按远景规模所用负荷计算的结果要大的多， 主要原因如下: （1）真空滤油机和真空泵负荷，一般在主变压器大修时才使用。（2）主变压器冷却负荷，在计算负荷时按ODAF冷却方式，全部冷却器都运行,而实际情况主变压器负荷轻只有部分冷却器运行。（3）各电压等级配电装置断路器、隔离开关操作机构等加热负荷，由于各电压等级单元数量较少，达不到远景计算负荷。从所用变低压侧380V/220V接线方式来考虑，一般均采用单母线分段接线，一段母线上接一台工作所用变，正常运行时两台所用变分裂运行，基本上各带一半全所用电负荷。重要负荷都按双回路设计，另外随着制造厂技术水平不断提高，主变压器的可靠性越来越高，主变压器大修的可能性变的更少。鉴于上述分析的情况及所用变压器本身故障率极小,500kV变电站所用变压器我们推荐选用2所用变压器。每台所用变压器容量按全所负荷的100%考虑。若仍选用3台所用变压器，其一，考虑实际所用电负荷应用情况。其二，考虑低压侧380V/220V一般采用单母线分段接线，一段接一台工作所用变，备用所用变低压侧有两台自动开关分别接两段母线上。正常工作时两台工作所用变同时运行，分段开关断开。任一台工作所用变故障、退出或检修时可投入备用所用变；当仅有一台所用变运行时合上分段开关，此时一台所用变带全所负荷。一台所用变压器运行的可能性是非常小的，这种情况的出现只有在一台主变压器检修时才会出现上述情况，即便如此，在考虑其它负荷的同时率后，一台所用变带全所负荷也是适宜的。因此我们建议采用3台所变时，从初期到远景每台所用变压器容量都按全所负荷66.7%来选择。 2所用变压器一次接线方式对于选用2台所用变压器，初期建设只有1台主变压器时，装设1台从所外可靠电源引接的所用变压器。当第二台主变压器安装后，此外引的所用变压器从第二台主变压器低压侧引接。因为两台主变压器同时故障的可能性很小，若出现这种可能，我们从接线方式上考虑外引电源通过隔离刀闸与主变压器低压母线上引接隔离刀闸，相互切换来实现对全所供电。其接线方式如下： 这种接线方式，正常时由主变压器低压母线供电；母线或主变压器故障检修时，由外引电源来供电。母线隔离刀闸与外引电源进线隔离刀闸之间可实现电气闭锁，来保证母线或主变压器故障检修时，其低压侧不带电。当500kV变电站最终规模选用3台所用变压器时，与以往工程接线相同，即两台工所用变高压侧分别接于主变压器三次侧母线上，备用所用变压器采用外引电源。3技术经济比较从技术上来讲，选用两台所用变压器是完全可行的，正常时，两台所用变压器同时向全所负荷供电；当一台所用变压器故障、检修退出运行时，另一台所用变压器可带全所负荷。从经济上来讲，选用两台所用变压器可节省一台所用变压器约16，一台带套管电流互感器的断路器约12.5万元，另外还可适当节约占地，共计节省投资约30万元左右。4结论