У світі стрімко розвиваються технологій, успішна і економічна конструкція автомобільних і промислових компонентів має вирішальне значення. Оптимізація геометрії окремих частин складних машин підвищує продуктивність і ефективність всього пристрою в цілому.
Для досягнення цієї мети, в автопромисловості і авіабудуванні часто покладаються на оптимізацію форми - метод, який використовує моделювання для створення максимально простих і ефективних застосовуваних у виробництві конструкцій. «Більш плавне обертання ротора може збільшити ефективність використання енергії двигуна і, в той же час, зменшити небажані побічні явища, такі, як шум і вібрації », - говорить математик Ульріх Лангер (Ulrich Langer).
Професор Університету Кеплера в Лінці Ульріх Лангер, спільно з вченими-колегами з Німеччини і Австрії, стали співавторами наукової роботи, опублікованої в журналі SIAM Journal on Scientific Computing , В якій розкриваються можливості поліпшення продуктивності електродвигунів за допомогою оптимізації форми. «Оптимальну геометрію мотора, яку раніше неможливо було навіть уявити, тепер можна визначати», - каже Лангер.
Завдання оптимізації форми, як правило, вирішуються шляхом мінімізації функції витрат - математичної формули, яка передбачає втрати відповідно до процесом. Лагнер і його колеги застосували такий метод для внутрішнього постійного магніту (IPM) бесщеточного електродвигуна, варіанти якого іноді використовуються в пральних машинах, вентиляторах охолодження комп'ютерів та ін. Ротор двигуна містить залізний сердечник і постійні магніти. І оскільки геометрія не всіх компонентів ротора може бути змінена, автори виділили субрегіон в залізному осерді ротора, форма якого може піддаватися оптимізації. В результаті була розроблена конструкція, яка дозволяє отримати більш плавне і ефективне обертання.
Запропоновані вченими процедури оптимізації випливають з методів Лагранжа для наближення нелінійних задач, і демонструють ефективні і точні засоби розрахунку похідної форми від функції витрат. Цей простий і комплексний метод дозволяє вирішувати нелінійні диференціальні рівняння з приватними похідними (PDE) і загальними функціями витрат. В кінцевому рахунку, їх оптимізаційні процедури здатні показати 27-процентне зниження функції витрат IPM безщіткових електродвигунів, що було продемонстровано на конкретному прикладі наукової роботи.
Тепер, коли вони ефективно використовували похідну форми для оптимізації, дослідники сподіваються удосконалити свій метод за допомогою подальших експериментів. «В даний час ми працюємо над створенням так званої« топологічної похідною »для вирішення подібних нелінійних задач оптимізації, - говорить Пітер ганглії, один із співавторів роботи. - Ця величина вказує регіони, де локальна зміна матеріалу буде приводити до зменшення цільової функції ».
Читайте також: Хіміки вдосконалили літій-іонні батареї, зробивши їх більш ємними і екологічними
джерело: connect.siam.org
Сподобалася стаття? Поділіться нею і буде вам щастя!
Loading ...
