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設(shè)計(jì)概論論文范文
無(wú)論是在學(xué)習(xí)還是在工作中,大家最不陌生的就是論文了吧,論文是討論某種問(wèn)題或研究某種問(wèn)題的文章。相信很多朋友都對(duì)寫(xiě)論文感到非常苦惱吧,以下是小編整理的設(shè)計(jì)概論論文范文,僅供參考,大家一起來(lái)看看吧。
設(shè)計(jì)概論論文范文1
起落架接地點(diǎn)的設(shè)計(jì)要根據(jù)飛機(jī)的重量、重心包線、幾何外形、執(zhí)行任務(wù)等來(lái)確定。在給定輸入條件后,要使得接地點(diǎn)的設(shè)計(jì)滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)、漂浮特性和使用特性的需求。
1起落架布局形式
現(xiàn)代民用航空運(yùn)輸飛機(jī)大多選用“前三點(diǎn)”式起落架布局形式。與“后三點(diǎn)”式起落架布局形式相比,這種布局形式可以使得飛機(jī)在地面狀態(tài)時(shí),客艙基本呈水平狀態(tài),有利于改善駕駛員視界,減小起飛滑跑初期的高阻力。由于主起落架在飛機(jī)重心之后,飛機(jī)在剎車、地面操縱時(shí)具有很好的穩(wěn)定性,同時(shí)在飛機(jī)著陸時(shí),主起落架會(huì)產(chǎn)生一個(gè)使飛機(jī)低頭的力矩,幫助飛機(jī)減小著陸攻角,有利于減小著陸場(chǎng)長(zhǎng)。該種布局的缺點(diǎn)主要集中在主起落架接地點(diǎn)的選取,即如何處理好在最大限度滿足各種使用特性的前起下,使得主起落架在收藏空間、結(jié)構(gòu)形式上合理、可行。
2起落架接地點(diǎn)參數(shù)設(shè)計(jì)
起落架接地點(diǎn)的設(shè)計(jì)原則是在滿足飛機(jī)使用安全性的前提下,依據(jù)飛機(jī)的重量重心、幾何外形等特征參數(shù),最大限度地滿足飛機(jī)在滑跑、起飛和著陸階段的使用要求。同時(shí),還要考慮飛機(jī)系列化發(fā)展的需求。
2、1主起落架縱向接地點(diǎn)設(shè)計(jì)
。1)飛機(jī)起降特性限制
主起落架縱向接地點(diǎn)參數(shù)包含接地點(diǎn)的縱向站位(用%MAC表示)和接地點(diǎn)距飛機(jī)客艙地板高度的距離。其參數(shù)的選取主要受到飛機(jī)起降所需求的迎角θ的限制。為了滿足飛機(jī)的正常起降要求,飛機(jī)的起飛迎角要求不小于飛機(jī)的著陸迎角,對(duì)于干線飛機(jī),一般在8°~10°。同時(shí),要重點(diǎn)考慮飛機(jī)單發(fā)起飛時(shí)的極限迎角需求,一般是在正常起飛迎角的基礎(chǔ)上增加1°左右。
在初始設(shè)計(jì)階段,如果有足夠的數(shù)據(jù)支持,也可以通過(guò)計(jì)算分析的手段,將飛機(jī)騰空時(shí)的迎角θLOF作為輸入條件,其計(jì)算公式如下:其中,αLOF為正常起飛時(shí)預(yù)期的最大迎角,VLOF為正常騰空時(shí)空速,CLLOF為對(duì)應(yīng)VLOF的升力系數(shù),為升力線斜率。l1和l2參數(shù)如圖2所示,分別表示主起落架全伸長(zhǎng)狀態(tài)接地點(diǎn)與飛機(jī)尾擦點(diǎn)連線與停機(jī)狀態(tài)地面線相交的兩段線長(zhǎng)度。對(duì)于干線客機(jī),飛機(jī)抬頭率一般取4°/s。此外,還需要考慮飛機(jī)系列化發(fā)展的需求,給系列化家族中的加長(zhǎng)型飛機(jī)在起落架布置上留有必要的空間。對(duì)于干線客機(jī),基本型飛機(jī)最終確定的起降迎角一般是在其起降需用迎角的基礎(chǔ)上增加2°~4°,要視客艙增加長(zhǎng)度和機(jī)身后體修行的具體情況進(jìn)行分析確定。
(2)飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)限制
現(xiàn)代民用運(yùn)輸機(jī)大多采用高氣動(dòng)效率的超臨界機(jī)翼,其外形的一個(gè)顯著特點(diǎn)是后緣部分收縮劇烈,這就給下單翼布局形式飛機(jī)的主起落架收藏帶來(lái)了較大的空間限制。另外,采用較后的主起落架接地點(diǎn),可能會(huì)出現(xiàn)主起落架的轉(zhuǎn)軸較長(zhǎng),主支柱后傾角較大,主起落架轉(zhuǎn)軸偏角較大等設(shè)計(jì)情況,這些都會(huì)造成主起落架重量和壽命上的損失。所以在設(shè)計(jì)之初,要依據(jù)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),主起落架的接地點(diǎn)不能過(guò)于靠后。
。3)翼下吊大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)限制
現(xiàn)代民機(jī)的另外一個(gè)特點(diǎn)就是普遍采用油耗小、噪聲小的大涵道比噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),而隨著民航業(yè)環(huán)保、節(jié)能要求的提高,發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)采用更大的涵道比,其對(duì)應(yīng)的短艙直徑也有較大增加。目前下一代新研發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比已經(jīng)增大到12左右。為了滿足短艙與地面的間隙要求,就需要起落架有一定的長(zhǎng)度來(lái)支撐飛機(jī)。對(duì)于翼吊布局的飛機(jī),其短艙與地面的最小間隙為458mm(18in)。
(4)地面維修高度限制
飛機(jī)機(jī)體表面設(shè)有許多檢查、維護(hù)口蓋,根據(jù)機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有的維修程序和維修設(shè)備的需要,同時(shí)考慮人機(jī)工效學(xué),需要對(duì)飛機(jī)的高度有一定的限制。
。5)主起落架縱向接地點(diǎn)參數(shù)選取限制
基于上述分析,可以繪出主起落架縱向接地點(diǎn)參數(shù)選取區(qū)域限制圖,如圖3所示。對(duì)于采用放寬靜穩(wěn)定技術(shù)的飛機(jī),其重心后限位置較后,在考慮加長(zhǎng)型發(fā)展空間的基礎(chǔ)上,基本型飛機(jī)不可能在狹小的參數(shù)選擇區(qū)域內(nèi)選取到防倒立角大于飛機(jī)擦地角的主起落架縱向接地點(diǎn)位置,這也是現(xiàn)代民機(jī)主起落架布局設(shè)計(jì)的一大特點(diǎn)。在可選域的參數(shù)選取中,要考慮在最嚴(yán)重的重量、重心組合的情況下,使得選取參數(shù)對(duì)應(yīng)的飛機(jī)防倒立角能盡可能的比飛機(jī)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中起降的最大迎角θ大。
2、2主起落架橫向接地點(diǎn)設(shè)計(jì)
主起落架橫向接地點(diǎn)即表示飛機(jī)的主輪距(用%SPAN表示),其參數(shù)的選取也受到多重因素的制約,如圖4所示。
。1)主起落架收藏空間的限制
在選取主起落架縱向接地點(diǎn)參數(shù)后,就需要開(kāi)展主起落架橫向接地點(diǎn)的設(shè)計(jì),即在飛機(jī)上進(jìn)行合理的空間布置,滿足主起落架對(duì)收藏空間的需求。
在起落架收藏的概念設(shè)計(jì)中,需要考慮輪胎的膨脹、膨脹輪胎與收藏路徑上各種結(jié)構(gòu)件的間隙等影響主起落架收藏的主要因素。輪胎主要考慮充氣膨脹間隙和由轉(zhuǎn)動(dòng)引起的形變間隙,在名義輪胎尺寸的基礎(chǔ)上,加上這兩部分間隙變化尺寸,構(gòu)成起落架收藏設(shè)計(jì)中的“協(xié)調(diào)用輪胎”尺寸。由于“協(xié)調(diào)輪胎”所考慮的膨脹和轉(zhuǎn)動(dòng)形變間隙均為最小間隙,加之飛機(jī)后繼機(jī)對(duì)特殊機(jī)場(chǎng)適應(yīng)性要求的需要,因此對(duì)于“協(xié)調(diào)用輪胎”在徑向方向與收藏路徑上各種結(jié)構(gòu)件的間隙就需要留有足夠的空間。
(2)主起落架轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)布置空間限制
主起落架的展向位置設(shè)計(jì)被限制在機(jī)翼后部由后梁和襟翼輔助梁所形成的“三角區(qū)”,如見(jiàn)圖5所示,主起落架過(guò)分的沿展向靠外布置,會(huì)過(guò)分?jǐn)D壓起落架轉(zhuǎn)軸的布置空間,給起落架轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)增大難度。其具體限制條件可依據(jù)機(jī)翼后梁走向、機(jī)翼kink位置、主起落架接頭形式、襟翼艙布置空間、管線布置空間需求等確定,見(jiàn)圖4中條目2。
。3)側(cè)風(fēng)與單發(fā)著陸限制
飛機(jī)在側(cè)風(fēng)或單發(fā)著陸的過(guò)程中,會(huì)帶有一定的滾轉(zhuǎn)角Φ,一般在5°~8°。在主起落架橫向接地點(diǎn)位置選取時(shí),就需要考慮由于飛機(jī)帶滾轉(zhuǎn)角著陸,發(fā)動(dòng)機(jī)短艙與地面之間的最小安全間隙,一般要大于152。4mm(6in),見(jiàn)圖4中條目3。
。4)機(jī)場(chǎng)使用限制
飛機(jī)機(jī)場(chǎng)適應(yīng)性所包含的內(nèi)容很廣,其中有一條是根據(jù)機(jī)場(chǎng)的不同分類對(duì)飛機(jī)的幾何參數(shù)進(jìn)行限制,具體限制如表1所示。
2、3前起落架接地點(diǎn)設(shè)計(jì)
。1)操縱穩(wěn)定性限制
前起落架和主起落架的`接地點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)平面,有效地支撐住飛機(jī)的重量,當(dāng)飛機(jī)的重心及主起接地點(diǎn)確定后,需要合理的選取前起落架接地點(diǎn)的位置,以確保飛機(jī)在側(cè)風(fēng)及地面轉(zhuǎn)彎時(shí)的穩(wěn)定性,一般用側(cè)翻角Ψ表示,如圖5所示。對(duì)于民用飛機(jī),該角度不應(yīng)大于63°。
(2)載荷分配限制
合理地選取前起落架的接地點(diǎn)位置,能較好地分配起落架所承受的載荷。一般情況下,前起落架的載荷系數(shù)為8%~15%,見(jiàn)圖5。當(dāng)前起落架接地點(diǎn)過(guò)于靠前,前起落架的載荷較小,會(huì)使得飛機(jī)在小重量狀態(tài)下,前輪喪失部分或全部操縱性。相反,當(dāng)前起落架接地點(diǎn)過(guò)于靠后,前起落架的靜態(tài)載荷較大,在剎車產(chǎn)生的附加載荷作用下,很可能超過(guò)前起落架的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。因此,需要合理地安排前起落架接地點(diǎn)的位置。
(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮
起落架上的載荷需要傳到飛機(jī)機(jī)身,為了減少飛機(jī)重量,需要使載荷的傳力路徑最短,最合理的方式是在靠近加強(qiáng)框的位置進(jìn)行布置。
(4)飛機(jī)停機(jī)角設(shè)計(jì)考慮
由于飛機(jī)在停機(jī)時(shí)其重量、重心會(huì)有不同的組合,因此飛機(jī)的停機(jī)角是一個(gè)范圍,目前民用飛機(jī)的停機(jī)角范圍是—1°~1°?梢愿鶕(jù)停機(jī)時(shí)客艙地板水平或是有輕微低頭的需要來(lái)選擇前起落架的長(zhǎng)度。
飛機(jī)地面180°轉(zhuǎn)彎?rùn)z查
飛機(jī)起落架接地點(diǎn)確定后,在地面操縱時(shí),除了要滿足之前所述的安全性、穩(wěn)定性和操縱性要求之外,還需要滿足在預(yù)期的最低運(yùn)營(yíng)機(jī)場(chǎng)跑道寬度的條件下,實(shí)現(xiàn)飛機(jī)180°轉(zhuǎn)彎的要求,如圖6所示。對(duì)于超大型民用客機(jī),會(huì)對(duì)飛機(jī)的接地點(diǎn)設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定的影響。ICAO附件14卷Ⅰ中機(jī)場(chǎng)跑道寬度要求和起落架距跑道邊界安全間隙要求分別見(jiàn)表2和表3。式中,b表示飛機(jī)的前主輪距,t表示飛機(jī)的主輪距,β表示飛機(jī)前起落架的轉(zhuǎn)彎操縱角,s1表示主起落架圖6飛機(jī)地面180°度轉(zhuǎn)彎外側(cè)雙輪間距,s2表示前起落架外側(cè)雙輪間距。
當(dāng)選定最低跑道寬度和對(duì)應(yīng)的安全間隙后,根據(jù)公式(2)計(jì)算出前起落架轉(zhuǎn)彎操縱角β。一般情況下,還需要考慮輪胎的側(cè)滑現(xiàn)象,即在求出的前起落架轉(zhuǎn)彎操縱角β上加3°~5°,該值以不大于45°為宜。
結(jié)論
本文針對(duì)現(xiàn)代民機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn),在充分吸收和借鑒傳統(tǒng)飛機(jī)概念設(shè)計(jì)階段起落架設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上,從工程應(yīng)用角度出發(fā),提出現(xiàn)代民機(jī)概念設(shè)計(jì)階段起落架接地點(diǎn)設(shè)計(jì)流程及方法。同時(shí),將影響起落架接地點(diǎn)設(shè)計(jì)的適航安全、性能、結(jié)構(gòu)、空間布置、運(yùn)營(yíng)等限制因素按照設(shè)計(jì)流程進(jìn)行歸類,明晰限制因素對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響。
設(shè)計(jì)概論論文范文2
一、創(chuàng)意生成階段
該階段包含了兩個(gè)基本活動(dòng)環(huán)節(jié):組內(nèi)創(chuàng)意互動(dòng)和組間創(chuàng)意交流。
1、組內(nèi)創(chuàng)意互動(dòng),指就給定的某個(gè)主題(本項(xiàng)目中如“中國(guó)消費(fèi)者喜歡的形狀、外觀等”)進(jìn)行快速創(chuàng)意表現(xiàn),并將自己所畫(huà)的表現(xiàn)圖貼在每個(gè)房間墻壁上;接著,每人從所有其他人的表現(xiàn)圖中挑選自己喜歡的圖進(jìn)行“提升和完善”;然后,將這些經(jīng)過(guò)自己改善過(guò)的別人的創(chuàng)意表現(xiàn)圖和自己最初的創(chuàng)意想法結(jié)合,并做出滿意的組合;最后,所有人以小組形式從這些組合創(chuàng)意圖中提煉出創(chuàng)意點(diǎn),并以便貼備注形式貼于創(chuàng)意表現(xiàn)圖四周。
2、組間創(chuàng)意交流,指各小組從所有的創(chuàng)意表現(xiàn)圖及創(chuàng)意點(diǎn)中挑選出感興趣的,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)意發(fā)散;接著,對(duì)二次創(chuàng)意點(diǎn)進(jìn)行故事板表現(xiàn);然后,依據(jù)表現(xiàn)的場(chǎng)景進(jìn)行產(chǎn)品概念設(shè)計(jì);最后,小組合作進(jìn)行創(chuàng)意概念的展示。
二、目標(biāo)對(duì)象的初識(shí)
在該階段對(duì)目標(biāo)對(duì)象有了初步認(rèn)識(shí),參與學(xué)生被重新分成小組,就給定的主題(本階段如“家居風(fēng)格的趨勢(shì)”、“奢侈品或服務(wù)購(gòu)買/體驗(yàn)經(jīng)歷”“、休閑時(shí)光”“、私家車”等)進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)的討論,最終形成展示文稿;然后,根據(jù)各小組的展示詳情,挑選出趣點(diǎn),再重新分配小組成員,形成最終的小組分配;最后,經(jīng)過(guò)多次“采訪者—被訪者”循環(huán)模擬入戶調(diào)研情況,實(shí)施入戶調(diào)研(包括目標(biāo)消費(fèi)者家中和奢侈品銷售/體驗(yàn)店兩種類型)。
三、理解被訪者
首先,在入戶調(diào)研得到的影音資料基礎(chǔ)上,構(gòu)建角色模型,并進(jìn)行組與組之間的信息互換;接著,從墻上找出與角色匹配的創(chuàng)意想法;然后,提煉出直接和間接的需求點(diǎn);最后,形成報(bào)告文稿。
四、創(chuàng)意表現(xiàn)和甄選
首先,每組挑選出三個(gè)感興趣的概念,進(jìn)行深化,并按照以下核心問(wèn)題展示給其他隊(duì)員和導(dǎo)師:
1、它能提供給消費(fèi)者的核心價(jià)值是什么?
2、市場(chǎng)上類似的產(chǎn)品是什么?
3、它的獨(dú)特性何在?
4、它如何傳遞品牌的理念?然后,通過(guò)所有人討論評(píng)估,每組決定出最后兩個(gè)可以作為最終產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的概念,并作快速的sketch和storyboard表現(xiàn);最后,根據(jù)既定的限制范圍,做出需求和創(chuàng)意間的平衡。
五、設(shè)計(jì)概念的深化
就每組的兩個(gè)最終概念做行業(yè)預(yù)估找出市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)和消費(fèi)的核心價(jià)值,以此做快速表現(xiàn),并為此概念命名。
六、設(shè)計(jì)概念展示與設(shè)計(jì)活動(dòng)的展開(kāi)
將概念產(chǎn)品進(jìn)行講解展示。探討概念如何實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題,選擇那些尚未有成熟產(chǎn)品問(wèn)世,且未被以往產(chǎn)品使用過(guò)的新技術(shù);概念的制造和成本問(wèn)題;概念產(chǎn)品的材質(zhì)和色彩;產(chǎn)品的銷售方式等。此外,還要考慮其體驗(yàn)?zāi)P秃臀锢砟P偷恼故尽?/p>
七、物理/交互模擬模型
電子工程、設(shè)計(jì)學(xué)、心理學(xué)和機(jī)械工程專業(yè)的同學(xué)就共同探討過(guò)的展示概念進(jìn)行模型制作。
八、模型的完成、展臺(tái)和視覺(jué)傳達(dá)方面的設(shè)計(jì)
對(duì)所有模型的完善,并完成如何在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行有效信息的最大化傳達(dá)。
九、最終展示和評(píng)選
每組進(jìn)行二十分鐘的最終結(jié)果匯報(bào)和討論答辯。由設(shè)計(jì)總監(jiān)和市場(chǎng)經(jīng)理對(duì)每組概念產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià),選出有價(jià)值的'信息并進(jìn)行匯總,通過(guò)遠(yuǎn)程視頻匯總給丹麥創(chuàng)新中心。
此外,對(duì)每組的概念產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)品家族系列的定位和市場(chǎng)預(yù)估,從而做出客觀的評(píng)價(jià),而非主觀的優(yōu)先級(jí)排名。項(xiàng)目中用到的一種LoopUX用戶調(diào)研方法,指根據(jù)調(diào)研目的對(duì)目標(biāo)對(duì)象的調(diào)研任務(wù)(主要指入戶調(diào)研)進(jìn)行循環(huán)模擬練習(xí),以達(dá)到調(diào)研效果的最優(yōu)化。主要用到了錄音—標(biāo)注法、情感相片記錄法、關(guān)鍵點(diǎn)訪談法和結(jié)構(gòu)分析法。
得益于優(yōu)秀的時(shí)間管理和優(yōu)質(zhì)的任務(wù)執(zhí)行力,本項(xiàng)目最終成果頗豐,除完成主要的研究目的之外,有很多偶然的收獲也得到了認(rèn)可。對(duì)于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)而言,設(shè)計(jì)師作為管理者的作用很受重視,設(shè)計(jì)作為核心技術(shù),并輔以設(shè)計(jì)調(diào)研進(jìn)行驗(yàn)證和完善的方法成為了公司規(guī)范。
設(shè)計(jì)概論論文范文3
譜集的計(jì)算對(duì)于每一種特定類型的井眼軌道設(shè)計(jì),由于已知設(shè)計(jì)參數(shù)的不同組合,可以產(chǎn)生多個(gè)不同的譜集。例如,前面的“直-增-穩(wěn)”型二維設(shè)計(jì)問(wèn)題,設(shè)計(jì)參數(shù)有4個(gè):造斜點(diǎn)深度Hz、造斜段曲率半徑R、穩(wěn)斜段長(zhǎng)ΔL和最大井斜角α。將前2個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)作為已知參數(shù),后2個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)就是未知設(shè)計(jì)參數(shù),前面給出了已知設(shè)計(jì)參數(shù)譜集,如果選擇另外一組為已知設(shè)計(jì)參數(shù),則會(huì)得到與之不同的譜集。實(shí)際上,“直-增-穩(wěn)”型設(shè)計(jì)問(wèn)題共有6種不同的設(shè)計(jì)參數(shù)組合形式。二維圓弧形井眼軌道的設(shè)計(jì)方程組具有解析解,因此使用與第4部分中類似的解析方法可以求出相應(yīng)的已知設(shè)計(jì)參數(shù)譜集。三維圓弧形井眼軌道設(shè)計(jì)問(wèn)題通常沒(méi)有解析解,可以求出解析解的問(wèn)題非常少,因此,需要使用數(shù)值方法來(lái)計(jì)算譜集。
下面給出一種數(shù)值計(jì)算方法。假設(shè)用網(wǎng)格對(duì)初始超矩形P0進(jìn)行剖分,其中Ni(i=1,…,m)為適當(dāng)大的正整數(shù)。當(dāng)計(jì)算機(jī)性能較好時(shí),Ni可以取的較大;當(dāng)計(jì)算機(jī)性能較差時(shí),Ni可以取的小一些。該算法需要使用遞歸函數(shù),因此在計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)時(shí)需要使用支持遞歸函數(shù)的高級(jí)編程語(yǔ)言,如C++等。求譜集離散點(diǎn)的過(guò)程可以表示成調(diào)用遞歸函數(shù)的過(guò)程。展示的是已知設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)量為2的一種情況,綠色網(wǎng)格點(diǎn)表示設(shè)計(jì)方程組有一個(gè)解,紅色表示無(wú)解。所有的綠色網(wǎng)格點(diǎn)組成譜集的一個(gè)離散近似。當(dāng)網(wǎng)格足夠密時(shí),離散點(diǎn)能夠很好地表示出已知設(shè)計(jì)參數(shù)譜集。
設(shè)計(jì)方程組的快速求解在上面給出的計(jì)算譜集離散點(diǎn)的算法中,需要反復(fù)求解設(shè)計(jì)方程組,因此,如何快速求解設(shè)計(jì)方程組、或者不需要求解就能判斷出設(shè)計(jì)方程組解的數(shù)量,是提高上面給出算法計(jì)算效率的關(guān)鍵。對(duì)于二維圓弧形軌道設(shè)計(jì)方程組,由于可以給出解析解的計(jì)算公式[1-5],上面給出算法的計(jì)算效率很高。對(duì)于三維圓弧形軌道設(shè)計(jì)方程組,數(shù)值迭代類的求解算法[11-13]都不能事先判斷出設(shè)計(jì)方程組解的數(shù)量,而且數(shù)值迭代過(guò)程可能失敗,而且無(wú)法判斷迭代失敗的原因是方程組本身就無(wú)解、還是迭代計(jì)算參數(shù)(迭代初始值、迭代步長(zhǎng)、步長(zhǎng)自適應(yīng)系數(shù)等)造成的。另外,在設(shè)計(jì)方程組有多個(gè)解的情況下,為了求出全部解,數(shù)值迭代類算法需要從多個(gè)不同的迭代初始值出發(fā)反復(fù)求解設(shè)計(jì)方程組。因此,數(shù)值迭代算法不適合在上面給出的算法中使用。
魯港等人[6-9]提出了基于特征多項(xiàng)式實(shí)數(shù)根的一種新求解算法———擬解析解方法。該方法可以將設(shè)計(jì)方程組的解用一組由已知設(shè)計(jì)參數(shù)和特征多項(xiàng)式實(shí)數(shù)根組成的解析計(jì)算公式計(jì)算,通過(guò)特征多項(xiàng)式的實(shí)數(shù)根的數(shù)量判斷出設(shè)計(jì)方程組解的數(shù)量上限,所有計(jì)算過(guò)程只依賴于特征多項(xiàng)式實(shí)數(shù)根的計(jì)算(可以使用經(jīng)典的、成熟的實(shí)根分離算法[18]求特征多項(xiàng)式的實(shí)數(shù)根)。因此,在上面給出的算法中,對(duì)于三維圓弧形軌道設(shè)計(jì)方程組,使用擬解析法求解可以提高算法的計(jì)算效率。對(duì)于圓柱螺線型、自然曲線型、懸鏈線型等其他類型的軌道設(shè)計(jì)問(wèn)題[19-22],只能使用數(shù)值迭代算法求解設(shè)計(jì)方程組,這時(shí),可以犧牲一些解的數(shù)量信息,用有解/無(wú)解來(lái)表示譜集。
譜集的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)表示譜集離散點(diǎn)的計(jì)算會(huì)產(chǎn)生一組高維數(shù)據(jù)集,如何在計(jì)算機(jī)軟件中繪制譜圖是一個(gè)值得深入研究的課題。如果已知設(shè)計(jì)參數(shù)為2個(gè)時(shí),可以用二維平面區(qū)域來(lái)表示譜集,例如圖2(連續(xù)情況)或者圖3(離散情況),用二維點(diǎn)表示一組已知設(shè)計(jì)參數(shù),用點(diǎn)的顏色表示設(shè)計(jì)方程組解的數(shù)量或者有解/無(wú)解的情況。如果已知設(shè)計(jì)參數(shù)為3個(gè)時(shí),可以用三維空間中的圖形表示譜集。用三維點(diǎn)表示一組已知設(shè)計(jì)參數(shù),用不同顏色的點(diǎn)表示設(shè)計(jì)方程組解的數(shù)量。盡管這種表示方法用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜,但是借助于各種圖形軟件包(如OpenGL等)可以實(shí)現(xiàn)譜集的三維表示。
計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)該向用戶提供消隱、圖形旋轉(zhuǎn)、切片展示等功能。當(dāng)已知設(shè)計(jì)參數(shù)超過(guò)3個(gè)時(shí),無(wú)法在現(xiàn)實(shí)三維空間中直觀地表示出譜集,可以使用星型圖的方法實(shí)現(xiàn)這種高維數(shù)據(jù)的.可視化,但是其缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生空間重疊、視覺(jué)上可能會(huì)使人眼花繚亂。另一種折中的方法是將某些容易確定的已知設(shè)計(jì)參數(shù)的數(shù)值確定下來(lái),從而將已知設(shè)計(jì)參數(shù)減少到3個(gè)以下,再在二維或三維空間中繪制譜圖。例如三維圓弧形軌道設(shè)計(jì)第Ⅱ初值問(wèn)題的已知設(shè)計(jì)參數(shù)有6個(gè):造斜點(diǎn)井深、造斜率、第二個(gè)圓弧井段的井眼曲率、入靶穩(wěn)斜井段的段長(zhǎng)、井斜角和方位角,可以將比較容易給定的造斜點(diǎn)井深、入靶段井斜角和方位角的數(shù)值固定下來(lái),而將2個(gè)圓弧井段的井眼曲率和入靶井段的段長(zhǎng)作為可調(diào)整的已知設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)計(jì)算譜集,這樣處理之后就能用三維圖形直觀地表示譜集了。
1)當(dāng)軌道設(shè)計(jì)方程組能夠求出解析解時(shí),根據(jù)譜集理論能夠精確計(jì)算出來(lái);當(dāng)沒(méi)有解析解時(shí),可以使用離散譜集來(lái)逼近的真正譜集。
2)應(yīng)用譜集理論開(kāi)發(fā)井眼軌道設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)軟件可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和工作效率。
3)求解設(shè)計(jì)軌道方程組是譜集計(jì)算中計(jì)算量最大的工作,應(yīng)設(shè)法提高求解該方程組的速度。
4)文中給出的離散譜集算法采用了均勻步長(zhǎng)網(wǎng)格,當(dāng)步長(zhǎng)較大時(shí),計(jì)算量較小但譜集邊界比較粗糙,當(dāng)步長(zhǎng)較小時(shí),譜集邊界比較清晰但計(jì)算量較大。因此,需要進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整步長(zhǎng)方面的研究。
5)當(dāng)已知設(shè)計(jì)參數(shù)超過(guò)3個(gè)時(shí),譜圖為高維空間中的圖形,需要結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論深入的研究,以便能夠以直觀的、用戶容易理解的圖形方式表示高維譜圖。
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