浅析建筑设计变量对建筑能源性能的耦合效应

本文以夏热冬冷区办公场所为例,探讨了建筑设计参数变量与建筑能源消耗之间的耦合作用。在此基础上,选取了10种不同参数的混合结构,并利用Energyplus对其进行了能量分析。采用高斯法对不同设计参数变量间的相互作用进行了研究。并利用线性回归的交互作用,对各因素间的耦合效应进行了量化分析。结果显示,传统的线性回归方法可以反映出设计变量间的耦合作用以及它们对能耗的影响。同时,还应考虑到各结构参数间的交互作用对能源消耗的影响。此外,还发现了窗墙比、空气渗透率等方面存在耦合关系。所以,要根据能量消耗特性和耦合变量的特性来合理地选取它们。且如果窗户面积较大,应考虑在夏天进行保温,而非加固。

建筑设计变量对绿色建筑建造能源性能的耦合效应

文章以夏热冬冷地区办公室为例,研究了建筑设计变量对绿色建筑能耗的耦合效应。对7个不同窗墙比组合下的绿色建筑设计特征进行抽样,利用Energyplus软件对能耗进行模拟计算。利用树状高斯过程分析了设计变量之间的潜在交互效应。研究表明,设计变量的耦合效应及其对能源消耗趋势的影响无法通过普通的线性回归来揭示,且设计变量之间的相互作用对能耗的影响也需要考虑在内。同时在窗户的传热负荷、窗墙比和空气渗透中发现了耦合关系,窗墙比越大,建筑能耗越大,最大能耗超过1.08 kW·h。当该地区的窗墙比较大时,建议考虑夏季隔热/散热,而不是加强保温。

考虑材料设计变量的热-固耦合结构的优化设计

从材料-结构协同设计的角度研究了热-固耦合结构的优化设计问题,将决定结构材料性质的细观参数与结构宏观几何参数作为设计变量,利用均匀化方法推导了细观设计变量灵敏度显式计算式,并结合耦合场有限元方程构造了耦合场设计变量灵敏度计算式;提出了材料-结构协同设计的三种优化设计模型.利用结构响应最小优化模型对算例进行了计算,比较了宏观设计变量优化和材料-结构协同设计优化的效果.计算结果显示,材料-结构协同优化设计可以取得较单一宏观设计变量更好的优化效果.

定平面形状乘波体及设计变量影响分析

拓展密切锥方法的设计灵活性,提出了一种定平面形状乘波体概念。推导了设计参数与平面形状之间的泛化几何关系,使用非均匀有理B样条辅助设计,建立了头部区域可控、后掠区域可控的双后掠乘波体设计方法,并给出了此类乘波体外形参数与设计参数之间的几何关系。结合考虑黏性的乘波体性能快速预估方法评估乘波体性能,并通过CFD技术验证了设计和性能评估方法的有效性。提取设计变量,分析典型变量对乘波体性能的影响。结果表明,双后掠乘波体保持了高超声速阶段的高升阻比特性,同时具有对平面形状良好的可控性,为构建新型乘波体外形提供了思路。

动态设计变量优化方法及其在工程静力学通用程序设计中的应用

本文提出动态设计变量优化新方法并解决理论和工程问题,该方法首先构建目标函数框架,然后根据具体问题的输入条件,动态地进行设计变量分配和合理排序,形成实际问题的动态目标函数。基于动态设计变量优化方法,编制出一个能解决单刚体、刚体系的平面和空间问题、摩擦问题和桁架所有工程静力学平衡问题的通用程序,并通过实例分析验证。为解决更多工程领域问题提供有效新观点。

以圆弧参数为设计变量的车轮型面优化数学模型研究

在分析圆弧型车轮型面几何特点的基础上,提出用4段圆弧描述车轮型面与钢轨的接触部分。以4段圆弧中两端圆弧的半径和两中间圆弧的圆心坐标为设计变量,以轮轨磨耗、临界速度和轮轨横向力为目标函数,以满足对最大接触应力、脱轨系数、滚动疲劳因子、临界速度和轮轨横向力的要求为约束条件,建立圆弧型车轮型面多目标优化模型。以欧洲时速200km标准铁路客车为例,采用给出的车轮型面多目标优化模型对其车轮型面进行优化。结果表明:车轮型面经1次优化的车辆运行在半径为3 000m的曲线线路上时一位轮对车轮的总磨耗指数下降约15%,但车辆的临界速度仅为75m.s-1;通过调整设计变量的取值范围,进行车轮型面优化,得到最优车轮型面Wheel_Opt,采用此车轮型面的车辆在同样线路上一位轮对车轮的总磨耗指数下降约12%,临界速度提高至105.9m.s-1。

基于设计变量重构的干式空心电抗器优化设计方法

在深入分析干式空心电抗器优化设计模型的基础上,提出一种基于设计变量重构的干式空心电抗器优化设计方法。该算法通过构造一组线性方程,得到了由重构设计变量到原设计变量的映射关系,使优化设计的变量由原来的m+n+2个减少到4个,并将有等式约束优化问题转换成降维的无等式约束优化问题。在实际的优化设计中,先利用遍历算法对重构的设计变量进行寻优,然后应用由重构设计变量到原设计变量的映射关系就即可求得原设计变量的最优值。此外,在保持重构的设计变量不变的前提下,针对一次设计结果存在的缺陷,提出通过微调设计参数使电抗器的整体性能达到最优的方法。优化设计实践表明,基于设计变量重构的优化设计方法具有计算速度快、效率高、需要的人工干预少等优点。

时变系统的Laguerre模型辨识及设计变量(2)——Kalman滤波法

文章考虑动态线性系统的时变参数是平稳的AR(1)变量,系统为时变的Laguerre模型时的传递函数估计的均方误差(MSE)。在缓慢时变和高阶模型下,利用Kalman滤波算法,得到MSE的近似表达式。最后得到了Kalman滤波算法的设计变量的最优解。

基于均值分析的若干轮胎结构设计变量对滚动阻力的影响试验研究

选取胎面中心厚度(不包括花纹沟深度)—Tread Ga厚度、带束层材料、带束层角度等7个结构设计变量,通过试验研究了各变量对滚动阻力的影响。分析得出:带束层角度和带束层宽度对滚动阻力影响显著;增大带束层角度、增加A点厚度、减小Tread Ga厚度、减小带束层钢丝密度、减小带束层宽度、减小冠带层缠绕宽度、降低三角胶高度均有利于改善轮胎的滚动阻力。

基于动态设计变量优化算法的非线性模型参数估计

为消除在传统非线性模型参数估计中由于线性化引起的模型误差,提出了一种基于动态设计变量优化的非线性模型参数估计算法·该算法以每个待估计的参数为设计变量,以与设计变量相关的误差函数为目标函数,并将参数约束条件构造在目标函数中,建立参数估计的最优化问题·针对圆形轨道倒立摆动力学模型进行参数估计,证明该算法具有很高的计算精度和较快的收敛速度,是解决非线性模型参数估计的有效方法之一·

机械可靠性设计中设计变量的统计分析方法

针对机械可靠性设计中设计变量的特点，研究了设计变量的统计分析方法，给出了不同情况下设计变量的统计特征值求法，供进一步设计使用。

产品外观解构与情感设计变量识别方法研究

产品情感设计水平是影响用户购买决策的重要因素,产品外观特征是产品情感表达的主要形式。针对目前产品外观特征情感设计研究中存在的忽视产品的整体性、设计特征的多维性对用户情感体验的影响,以SUV汽车为例,综合考虑产品外观造型、色彩、材质等多维设计特征,运用多维尺度分析和聚类分析选取代表性研究对象;采用项目分析、相关性分析和因子分析的方法获取产品外观情感意象词对;从用户感知产品外观整体性的视角出发,提出了一种以产品外观特征取代产品构件的产品外观解构方法。最后,基于眼动追踪技术,分析得出了不同性别用户在产品外观特征认知时,眼动行为数据存在着显著差异性,分别得到了影响不同性别用户情感显著的关键人机界面元件,为不同性别用户的情感设计变量识别与个性化产品设计等情感设计提供了支持技术。

一种缩减设计变量数目的方法

首先剖析了结构优化设计至今未能广泛应用的主要原因，提出了一种缩减设计变量数目，提高结构优化设计效率的方法。文中首次给出最优载荷传递路线的概念及其搜索方法，根据最优载荷传递路线首次明确定义了主结构和辅结构，确定了各设计变量的地位，并由此将设计变量分成了三类。最后给出了算例，证明了本文方法的有效性和可靠性。

时变系统的FIR模型辩识及设计变量

文章考虑时变系统辨识中辨识设计变量的最优化问题。时变系统的参数可用平稳的AR( 1)随机过程描述 ,时变系统的FIR模型传递函数估计的均方误差 ,记作MSE ,它可以用一个较简单表达式来逼近它。作者在MSE极小的意义下 。

应用动态设计变量优化方法进行城市群公路网优化布局

目的为目前城市群公路网布局提供一种最优的计算方法.方法以公路网重要度为目标函数,以资金投入为固定值作约束条件,以节点连通值为设计变量,提出了连续值优化计算,合理进行公路建设和维护.结果建立了城市群公路网优化布局模型;采用VB语言开发了求解公路网优化布局的公路网重要度模型的梯形算法主程序;通过实例验证了算法的正确性.结论城市群公路网布局的计算方法尤其适合求解大规模公路网优化问题,解决常规算法难以应用于大规模网络优化问题的难题.

旋转倒立双摆摆起控制量的动态设计变量优化

倒立摆的摆起过程是复杂的非线性力学与控制的综合问题,当力学模型和参数确定时,寻求有效方法计算控制律函数是实现摆起的关键。本文以倒立双摆模型为研究对象,将动态设计变量优化方法引入对摆起开环控制律的分析,编制计算机程序进行数值仿真,确定了控制律函数与状态量随时间变化的状态,为复杂强非线性系统的控制提出了一种有效方法。

时变系统的Laguerre模型辨识及设计变量(1)

文章考虑动态线性系统的时变参数是平稳的AR(1)变量,系统为时变的Laguerre模型时的传递函数估计的均方误差(MSE)。在缓慢时变和高阶模型下,利用随机梯度算法,得到MSE的近似表达式。该文利用Laguerre模型取代FIR模型,减小了MSE,降低了模型的阶次,最后讨论了随机梯度算法的设计变量的优化问题。

用专家系统确定优化设计变量的初始值

在电机优化设计中，设计变量初始值的可行性是优化设计成败的关键。本文介绍智能化的专家系统与优化设计的组合应用，着重说明专家系统从根本上解决初始值可行性问题，从而保证电机优化设计顺利可靠地进行。

应该为结构拓扑优化的设计变量正名和处理方法顺言

为了澄清拓扑化概念及促进发展,从基本概念入手,阐述了为拓扑变量正名、为有关映射顺言的必要性和迫切性.连续体结构拓扑优化方面的研究,以往学者们不注意厘清拓扑变量的概念,没有探讨其独立地位,而是依附于结构优化低层次,采用惩罚函数使变量趋于0/1,有研究者于2004年意识到应当引进Heaviside函数取代惩罚函数.其实,笔者在1996年提出的独立连续映射(independent continuous mapping,ICM)方法中已经彻底解决了这些问题:定义独立层次的拓扑变量;采用阶跃函数及其逆函数的近似逼近.本文阐述了ICM方法的概念,并以频率约束拓扑优化为例详述了建模及求解.算例表明ICM方法因概念清晰显示出明显优势.《论语·子路篇》曰:"名不正则言不顺,言不顺则事不成."正名方可顺言,是时候该为结构拓扑优化的设计变量正名和处理方法顺言了.

基于动态设计变量优化方法的代数黎卡提方程算法与应用

目的针对代数黎卡提方程的求解问题,基于动态设计变量优化方法原理,构建一种新的任意n×n阶代数黎卡提矩阵元素的优化求解方法,以实现未知元素的快速程序计算.方法引入动态设计变量优化方法,以代数黎卡提矩阵中的独立未知元素为设计变量,以定义的求和矩阵方程中的每一项的平方和构造目标函数,建立求解未知矩阵元素的最优化问题,并编制通用程序来获得未知矩阵元素的求解.结果通过典型算例和最优控制问题的计算分析,获得精确计算结果与实际控制问题的实现,验证了所提方法的有效性和通用性.结论所提方法是有效的,能为多阶代数黎卡提方程快速精确求解和控制参量计算等问题的分析提供有效新思路.