考虑数值噪声的电子机箱设备多学科优化研究

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电子机箱设备设计涉及机械振动学、传热学和电磁学等多个学科。随着电子设备向高密度小型化发展,各学科之间的耦合问题变得愈加突出。必须从系统集成的角度,运用数值优化方法对其进行多学科综合优化设计。本文在某预研基金的支持下,围绕电子设备的多学科综合优化问题展开研究,主要工作如下:1)阐述了电子机箱设备机-电-热多学科仿真分析的调用流程,以及将结构位移场信息传递给热分析和电磁场分析模块的技术路线。分析了电子机箱设备多学科优化的主要特点。2)由于数值噪声的影响,电子机箱设备优化的设计函数常常是不光滑或不连续的,为学科之间的解耦和优化计算带来较大困难。为此,借鉴全局优化的相关理论,提出了考虑数值噪声的电子机箱设备多学科全局优化方法。首先,在解耦方法上,根据同时分析和设计思想,将解耦问题转化为一个优化问题,在学科层引入Kriging替代模型以便过滤数值噪声,并采用极大似然估计法确定新增样本点的位置,较大程度上减少了解耦分析所需的重分析次数;其次,采用罚函法建立了耦合系统的多学科优化模型。通过一个典型的热-电耦合算例验证了模型和方法的有效性。3)开发了电子机箱设备多学科综合优化软件平台的优化模块,在考虑多场耦合的情况下进行电子机箱设备结构综合分析优化。编写了优化模块与CAD建模以及各学科分析模块之间的接口程序,解决了优化计算中流程定制、算法集成、变量归并等关键技术。并进行了案例验证。
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