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1、分类号： 密级：U D C：编号： 学位论文性能驱动的袋式除尘器设计优化协性能驱动的袋式除尘器设计优化协 同方法及应用技术同方法及应用技术指导教师姓名： 教授河北工业大学申请学位级别：硕 士学科、专业名称： 仪器科学与技术论文提交日期： 年 月论文答辩日期: 年 月学位授予单位：河北工业大学答辩委员会主席：评阅人：年 月Thesis Submitted to Hebei University of Technology for The Master Degree of Instrument Science and TechnologyOPTIMIZEOPTIMIZE COOPERATIVECO
2、OPERATIVE METHODSMETHODS ANDAND APPLICATIONAPPLICATION TECHNOLOGYTECHNOLOGYFORFORPERFORMANCEPERFORMANCE DRIVENDRIVEN BAGBAG FILTERFILTER DESIGNDESIGN河北工业大学硕士学位论文性能驱动的袋式除尘器设计优化协同方法及应用技术性能驱动的袋式除尘器设计优化协同方法及应用技术摘摘 要要产品设计的最终目的是为了满足用户的要求。随着科技的进步，用户对产品的性能提出了各种个性化的要求，这不但使得产品多学科知识协同设计优化成为必然，而且为了满足这些个性化的要求,产品
3、的设计优化过程也不尽相同。因此，用户对产品性能的要求不但是设计的起点和终点，还是设计的主线贯穿整个产品设计优化过程。如何将用户对产品的性能要求进行知识转化，如何综合利用多学科的性能知识驱动整个产品的设计优化过程对于提高产品设计质量具有重要意义。本文通过研究性能驱动产品设计理论及多学科优化理论（MDO），分析了多种 MDO 过程，在此基础上，将二者相结合，给出了性能驱动的 MDO 方法的工作原理及工作流程。采用知识处理技术对性能知识的处理，将用户对性能的要求映射成设计知识、产品设计方案以及设计优化过程控制策略，以此来实现性能驱动整个产品的设计优化过程。本文通过研究性能驱动的产品设计理论及多学科优
4、化理论，分析了多种 MDO 过程，在此基础上，将二者相结合，给出了性能驱动的 MDO 方法的工作原理及工作流程。采用知识处理的方法对性能知识进行转化，将用户对性能的要求知识映射成设计知识、产品设计方案以及设计优化过程控制策略，以此来实现性能驱动整个产品的设计优化过程。本文采用 VC，ANSYSWorkBench 和 ISIGHT 等工具平台集成了 ANSYS、FLUENT、 CFX 等学科分析工具软件，组建了用于袋式除尘器设计优化的性能驱动的 MDO 软件平台。最后，以袋式除尘器的花板部件的设计优化为例验证了性能驱动的 MDO 方法的可行性及性能驱动的 MDO 软件平台的可操作性。关键词：关键
5、词：性能驱动，MDO，知识处理，协同设计优化i性能驱动的袋式除尘器设计优化协同方法及应用技术OPTIMIZE COOPERATIVE METHODS AND APPLICATIONTECHNOLOGY FORPERFORMANCE DRIVEN BAG FILTER DESIGNABSTRACTThe ultimate goal of product design is to meet the requirements of the customers. With the progress of science and technology, the user puts forward all
6、 kinds of personalized requirements of the products performance, which not only make product multidisciplinary, collaborative design optimization knowledge become inevitable, in order to meet these requirements of personalized products,the design and optimization process are also different. Therefor
7、e, user requirements of the products performance make the design not the beginning or the end of the line, but throughout the entire product design and optimization process. How to chanslate the products performance of user for knowledge, how to comprehensive utilize the multi-disciplinary performan
8、ce knowledge to drive the entire product design and optimization process, has a great significance on improving the product qualityThis paper, through studying product design theory and performance driven multidisciplinary optimization theory (MDO), analyzing on various MDO process, on this basis, c
9、ombining both, and then given out the performance driven MDO method of working principle and working process.Using knowledge processing technology on the transformation of performance knowledge, making the user requirements of performance mapping into design knowledge、 product design scheme, and the
10、 control strategy of optimized design process, so as to realize performance driven the entire product design and optimization process.We adopts the VC, ANSYS WorkBench and ISIGHT tools integrating the analysis software such as ANSYS, FLUENT, CFX and so on, established MDO software platform for optim
11、ization of bag filter performance .Finally, take the optimization of flower board of bag filter for example to verify performance driven MDO method is feasible and performance driven MDO software platform is maneuverability.KEY WORDS：Performance driven, MDO, knowledge processing, collaborative desig
12、n optimizationii河北工业大学硕士学位论文目目 录录摘要摘要.iABSTRACT.ii第一章第一章 绪论绪论.11-1 课题提出的背景和意义.1 1-1-1 课题提出的背景1 1-1-2 课题的意义2 1-2 国内外研究现状.2 1-2-1 性能驱动的产品设计理论.2 1-2-2 多学科设计优化理论.3 1-3 论文的研究思路.4 1-4 论文的研究内容及结构安排5第二章第二章 性能驱动的性能驱动的 MDO 方法方法.62-1 性能驱动的产品设计方法.6 2-1-1 性能驱动的产品设计方法相关概念6 2-1-2 性能知识的定义6 2-1-3 性能知识的分类9 2-1-4 两种性能
13、驱动的产品设计方法10 2-2 MDO 方法10 2-2-1 MDO 方法概述.10 2-2-2 MDO 过程概述.12 2-2-3 MDO 过程方法分析.13 2-3 性能驱动的 MDO 方法.20 2-3-1 性能驱动的 MDO 方法描述.20 2-3-2 性能驱动的 MDO 方法原理.21 2-3-3 性能驱动的 MDO 方法结构流程.21 2-4 本章小结22第三章第三章 性能驱动的性能驱动的 MDO 方法实现方法实现.233-1 性能知识处理23 3-1-1 性能知识获取23 3-1-2 性能知识表示25 3-1-3 性能知识过滤28 3-1-4 性能知识推理28 3-1-5 性能知
14、识重用30 3-1-6 性能知识的驱动方式.31iii性能驱动的袋式除尘器设计优化协同方法及应用技术3-2 产品的设计优化过程控制32 3-2-1 多尺度设计优化过程选择32 3-2-2 多学科设计优化过程选择33 3-3 本章小结37第四章第四章 性能驱动的性能驱动的 MDO 软件平台软件平台.384-1 软件平台的功能.38 4-2 软件平台的总体结构.38 4-3 软件平台的模块设计.39 4-3-1 底层工具软件模块设计.39 4-3-2 数据库模块设计.40 4-3-3 专家系统模块设计.41 4-3-4 设计优化模块设计.44 4-3-5 各模块协同工作设计.45 4-4 本章小结
15、46第五章第五章 袋式除尘器设计优化实例袋式除尘器设计优化实例475-1 花板性能知识处理.47 5-2 花板设计优化.48 5-2-1 花板设计模型.48 5-2-2 花板协同优化.50 5-3 花板协同优化结果分析53 5-4 本章小结54第六章第六章 总结与展望总结与展望556-1 全文总结55 6-2 工作展望56参考文献参考文献.57致谢致谢60攻读学位期间所取得的相关科研成果攻读学位期间所取得的相关科研成果61iv河北工业大学硕士学位论文第一章第一章 绪论绪论1-1 课题提出的背景和意义课题提出的背景和意义1-1-1 课题提出的背景课题提出的背景随着市场竞争日益激烈和经济全球化，用
16、户对产品个性化和多样化的要求越来越迫切，同时产品的复杂程度越来越高，涉及的技术和科学领域越来越多，传统的设计理论和方法已经不能适应现在的市场要求。为了适应现在的市场要求，国内外学者提出了性能驱动的产品设计方法。性能驱动的产品设计思想认为11，20-23，产品的性能是产品的功能在内部联系和外部联系中表现出来的能力。设计活动都是以知识为基础的从需求空间到解空间的转化过程，性能驱动的产品设计过程也就是由产品的性能特征到结构特征的映射过程。在功能质量-体系下，针对是用户对产品性能的需求，狭义的性能驱动的产品设计方法解决了产品性能具体的量化的问题。狭义的性能驱动的产品设计思想认为，一个产品可以用它的性能特征模型来描述，包括其功能、功能参数、功能参数值。产品性能有多样性，每种性能都可能被用来发挥不同的功能，或综合几种性能发挥某种功能。质量是产品保持其功能的能力，产品的质量一般以其性能指标值对目标值的变差大小来评定。产品的全部性能特征构成了产品的性能特征模型。产品的结构特征模型是建立在产品的
