摘要:本研究文章介绍了一种用于实验性无人遥控飞机主控制面(副翼、方向舵和升降舵)的设计方法。该方法基于每个控制面尺寸所需的机械和气动分析的提议和标准化,考虑到 SAE 航空设计在微型类中的竞赛目标。它用于先前在有关航空设计、计算机流体动力学 (CFD) 软件和飞机可控性法规的参考文献中描述的经验结果,以获得设计变量。基于此信息,设计所需的迭代序列由 C++ 语言代码自动执行,以获得每个表面的最佳特性,从而减少计算错误的可能性、总时间和设计过程中投入的工作量。将该方法应用于最新的飞机设计,可将总控制系统重量与飞机空重之比降低至最低 3.4%。
不确定性在任何工程系统中都普遍存在,存在于产品开发的所有阶段以及整个产品生命周期中。这种不确定性的存在会带来风险——对产品性能、流程调度、市场接受度或业务本身。为了降低这些风险,人们采用了限制设计变量及其相关不确定性的策略。这些相关概念——不确定性、风险和公差——构成了许多工程设计活动的执行环境。在经典几何领域,不确定性表现为尺寸变异性,风险与不一致性有关,公差用于限制允许的变异性。对汽车和飞机等复杂工程系统高可靠性、坚固性和安全性的需求日益增长,这要求工程师在设计过程中了解和管理各种不确定性。这些不确定性包括预期的制造变化、不完美的数值近似、不精确的负载估计以及进行测试的原型有限。如果管理不当,这些不确定性可能会导致严重的设计偏差、昂贵的维护,甚至灾难性的
本文介绍的方法建立在计算机辅助工程 (CAE) 软件 CAESES 中,该软件在设计过程中集成了 CFD 代码。它可以成功地用于优化船舶的基本设计或现有船舶的运行,以最大限度地提高最终设计的效率、安全性和竞争力。该模型是基于大型散货船的设计和由涵盖船舶设计大部分方面的模块组成的仿真模型创建的。稳定性、强度、动力和推进、安全性、经济性、操作和维护以及服务管理考虑因素紧密集成在一个完全参数化的模型中。这种紧密集成使用户能够在模拟和不确定条件下模拟模型对船舶几何、设计变量(包括其螺旋桨)变化的响应。不确定性建模范围广泛,涉及多个层面,包括但不限于经济、环境和运营不确定性以及方法本身的准确性建模。
Elaine Petro 教授 康奈尔大学 分子离子束和束表面相互作用的多尺度建模 电喷雾离子源是卫星推进、生化分析和各种表面处理行业领域的使能技术。这些应用推动了对扩展离子束的物理和粒子碰撞的化学的更深入了解。电喷雾离子羽流对最先进的等离子体建模技术提出了挑战,因为关键过程发生的长度和时间尺度范围很广(即纳米级发射点和厘米级操作体积)。伴随着这些空间梯度的是离子和中性群体中的大密度和速度梯度。此外,电喷雾羽流是具有非麦克斯韦分布的非中性等离子体。我们介绍了最先进的分子离子羽流动力学和化学数值模型,这些模型对于探索设计变量、了解操作条件和提高性能必不可少。除了卫星推进中的应用外,我们还将讨论在其他相关领域利用这些离子源的机会。
本文提出了一种基于全局-局部建模方法的轻型结构多尺度优化策略。该方法应用于民用飞机的实际机翼结构。机翼的初步设计可以表述为一个约束优化问题,涉及结构不同尺度的几个要求。所提出的策略有两个主要特点。首先,通过包括每个问题尺度上涉及的所有设计变量,以最一般的意义来表述问题。其次,考虑两个尺度:(i)结构宏观尺度,使用低保真度数值模型;(ii)结构中观尺度(或组件级),涉及增强模型。特别是,结构响应在全局和局部尺度上进行评估,避免使用近似分析方法。为此,完全参数化的全局和局部有限元模型与内部遗传算法相连接。仅为结构中最关键的区域创建精炼模型,并通过专用子建模方法链接到全局模型。
摘要 — 量子计算是一项非常有前景的技术,近年来取得了令人瞩目的进展,但目前尚不清楚如何扩展量子计算以满足其最强大应用的需求。尽管量子比特的制造和控制需要不断取得进展,但量子计算的可扩展性也将取决于全面的架构设计,该设计考虑采用分布式多核方法替代传统的单片版本,因此包括通信视角。然而,这不仅仅是引入单纯的互连。相反,它意味着在量子计算机结构中整合完整的通信堆栈。在本文中,我们提出了一种包含量子计算和量子通信的双全栈架构,我们使用这种架构通过结构化设计方法来解决单片与分布式问题。为此,我们重新审视不同的量子计算层,通过强调开放的设计变量和性能指标来捕捉和建模它们的本质。使用现有量子计算机的行为模型和实际测量,模拟结果表明多核架构可以有效释放量子计算机的全部潜力。
摘要:在本文中,考虑了使用太阳能的工业过程热量的低至中等温度水的产生。特别是,本文概述了最佳设计方法的观点,该方法考虑了问题的所有典型变量(太阳辐照,系统架构,设计约束,负载类型和分布以及设计与优化标准),还考虑了化石燃料备用系统的使用。该方法的关键要素是定义合成的能量和经济效用功能。这考虑了与使用化石燃料备用有关的经济罚款对不可逆性的归因。此功能将太阳系生产(太阳级分)的份额作为最佳设计变量。本文显示,使用提出的标准,如何将太阳能分数的最佳值定义为太阳系在整个能源需求方面的运行份额。当前的实践考虑了40%至60%之间的值。但是,使用拟议的方法也可以获得高达80%的水平。因此,惩罚使用化石燃料并不排除先验的贡献。
摘要 本研究提出了一种新型的探空火箭设计域,该设计域更直观、更简单,更有利于单级探空火箭的研制过程。在各种操作参数中,本研究确定了几个有效变量,这些变量也是探空火箭设计过程中最实用的变量之一。在为峰值高度优化考虑的众多设计变量中,确定了可以说对塑造整个系统最有效、在探空火箭设计过程中最具实用性的三个变量。进行了一项基于模拟的研究,以确定:所选参数对飞行性能的影响,以及单级探空火箭在峰值高度方面的最佳设计条件。将模拟结果与随机选择的实验测试飞行数据进行比较并进行验证。由于性能曲线随变量而变化,因此考虑的设计输入的组合是有效的。所提出的新型设计领域和设计程序有望为目标高度优化的单级探空火箭的研制过程提供有益的参考和实际的利益。
摘要 — 无线电力线圈在植入式医疗设备中具有重要用途,可实现安全可靠的无线电力传输。为每种特定应用设计线圈是一个复杂的过程,涉及许多相互依赖的设计变量;确定每对线圈的最佳设计参数既具有挑战性又耗时。在本文中,我们开发了一种平面方螺旋线圈的自动化设计方法,该方法根据输入的设计要求生成理想的设计参数,以实现最大功率传输效率。首先通过将电感耦合系数 k 与其他设计参数隔离开来降低计算复杂度。然后开发了一个简化但准确的等效电路模型,其中迭代考虑了趋肤效应、邻近效应和寄生电容耦合。所提出的方法在开源软件中实现,该软件考虑了输入的制造限制和特定应用要求。通过有限元法模拟验证了估计的功率传输效率的准确性。使用所提出的方法,线圈设计过程完全自动化,只需几分钟即可完成。
这项研究旨在使用两种元启发式优化算法优化12乘型涡轮螺旋桨飞机出租车的飞行耐力:灰狼优化(GWO)和蚂蚁殖民地优化(ACO)。最初,采用了梯度下降方法来估计飞机的最大重量。随后,将飞机的性能特性用作设计变量和飞行耐力在特定限制下进行了优化,而不会改变飞机的物理结构。实施了优化过程,并根据性能和效率进行了评估和比较结果。这项研究表明,使用随机和集体策略提到的两种算法能够提高飞机的效率。此外,与最初的耐力相比,对三架真实飞机(撞击器,比奇克船和庞巴迪)进行了优化的飞行耐力。在这种情况下,蚂蚁菌落优化算法表现出比灰狼优化算法更好的性能,灰狼优化算法可能会对飞行运营产生积极影响而无需加油或寻找替代机场的过程。