 В конкурентном мировом обществе, успешным и экономичная конструкция автомобильных и промышленных деталей имеет решающее значение. Оптимизация геометрии отдельных деталей сложных машин повышает производительность и эффективность всего устройства.
Для достижения этой цели, автомобильная и авиационная отрасль часто полагаются на оптимизацию формы - подход, который использует моделирование для создания рамок с цель. изготовления устройств, являющихся настолько гладкими и эффективными, насколько это возможно. Более гладкое вращение ротора может увеличить эффективность использования энергии двигателя, и в то же время уменьшить нежелательные побочные эффекты - такие, как шум и вибрация.
Исследователи используют методы оптимизации формы для повышения производительности электродвигателя. С помощью методов оптимизации формы, оптимальные геометрии двигателя, которые ранее было невозможно представить, теперь могут быть определены.
Задачи оптимизации формы, как правило, решается путем минимизации функции стоимости - математической формулы, которая предсказывает убытки (или стоимость), соответствующие тому или иному процессу. Конечной целью является создание оптимальной формы, которая минимизирует функцию стоимости при соблюдении определенных ограничений.
Исследователи применяют методы оптимизации для бесщеточного электродвигателя со внутренним постоянным магнитов, подобный вид которого иногда используется в стиральных машинах, вентиляторах для охлаждения компьютеров и сборочных инструментов. Внутренний ротор двигателя содержит железный сердечник и постоянные магниты. Поскольку не все части геометрии ротора могут быть изменены, авторы выделяют изменяемую область конструкции железного сердечника ротора, на которой будет применена оптимизация формы. Их цель заключается в улучшении разработки ротора, что приводит к более гладкому и более желательному рисунку вращения.
Дифференцирование по форме является более сложным, чем дифференцирование функции. Фактически существует много способов определения возмущения формы и дифференцирования по форме. Так называемая «производная форма» является одним воплощением этих возможностей. Это позволяет исследовать широкий спектр возможных геометрий для ее оптимизации. В отличие от топологической производной, которая генерирует форму с неровными контурами, производная форма использует гладкое изменение границы. Реализация полученной производной формы в численном алгоритме обеспечивает форму, которая позволяет авторам улучшить поворот рисунка.
Процедуры оптимизации вытекают из лагранжевых методов для решения нелинейных задач и демонстрируют эффективные, точные средства расчета формы, производные функции стоимости. Этот простой и комплексный метод позволяет решать нелинейные частичные дифференциальные уравнения и общие функции стоимости, а не только линейные уравнения в частных производных. В конечном счете оптимизационные процедуры способны достичь 27-процентного снижения функции стоимости в бесщеточном электродвигателе - конкретном примере, изучаемом исследователями.
|
