緒論：寫(xiě)作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇船舶優(yōu)化設(shè)計(jì)范文，希望它們能為您的寫(xiě)作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

中圖分類號(hào)：F407.474 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）15-0355-02

在船舶設(shè)計(jì)領(lǐng)域，針對(duì)船舶的穩(wěn)性、快速性、操縱性及耐波性等分別具有一套理論完善、實(shí)用有效的設(shè)計(jì)方法。因此，隨著航運(yùn)業(yè)的高速發(fā)展，船舶的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保及安全性日益受到重視，對(duì)船舶的綜合性能提出了更高的要求。螺旋槳作為主要的船舶推進(jìn)裝置，其綜合性能直接影響著船舶的快速性、安全性與舒適性。同時(shí)，隨著船舶向高速化、大型化發(fā)展，螺旋槳負(fù)荷日益加重，而豐滿型船尾容易導(dǎo)致伴流場(chǎng)的不均勻程度增加，使得單純考慮效率的螺旋槳設(shè)計(jì)方法無(wú)法滿足現(xiàn)代螺旋槳的性能要求，必須發(fā)展新的設(shè)計(jì)方法，從推力、效率、空泡及激振等多方面對(duì)螺旋槳進(jìn)行綜合優(yōu)化。

1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

1.1 優(yōu)化問(wèn)題

螺旋槳螺距與拱度的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題主要是在給定槳葉負(fù)荷的面分布形式時(shí)對(duì)螺距與拱度的配合進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化過(guò)程中，槳葉徑向負(fù)荷的分布形式被指定的歸一化形式限制，葉剖面采用 NACA a=0.8 拱弧線或其他形式，通過(guò)調(diào)整螺距與拱度的匹配，使槳葉負(fù)荷的弦向分布形式與給定形式的方差最小。采用升力面理論渦格法程序計(jì)算槳葉負(fù)荷及水動(dòng)力，優(yōu)化問(wèn)題的提法如下：

其中：Γmn、Γ0mn分別為槳葉附著渦強(qiáng)度的計(jì)算值和要求值，依次根據(jù)計(jì)算得到的負(fù)荷弦向分布及給定的負(fù)荷弦向分布形式來(lái)確定。M、N 分別為槳葉徑向和弦向渦格數(shù)，本文取 M=15，N=10。

限制條件式（2）中，Tσ為推力系數(shù)計(jì)算值TK與設(shè)計(jì)要求值T0K 之絕對(duì)誤差，Tε為誤差限，本文取Tε=0.025%。另外

式（5）中Γ0m為給定的槳葉負(fù)荷徑向分布形式，歸一化方法同Γm。rε為rσ的允許誤差，本文取rε=0.05%。

選擇槳葉各半徑剖面的螺距比PDi和最大拱度與相應(yīng)的弦長(zhǎng)的比值0Mif為優(yōu)化變量，為了減少計(jì)算量，可根據(jù)設(shè)計(jì)條件限定優(yōu)化變量的取值范圍，本文取DLP=0.5、DUP=1.3，0ML

f=0.0、0MUf=0.1。在優(yōu)化過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)槳葉梢部對(duì)徑向載荷的變化特別敏感，而負(fù)荷徑向分布很難在葉梢部完全與指定負(fù)荷分布形式保持一致，所以優(yōu)化得到的螺距比在葉梢部極易出現(xiàn)突變，這在螺旋槳設(shè)計(jì)中是不允許的，因此，根據(jù)螺旋槳設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)引入式（7）作為限制條件，以控制葉梢附近螺距沿徑向的變化趨勢(shì)：

其中：LPD=-0.05，UPD=0.0，該限制條件用來(lái)使葉梢部的螺距比沿徑向遞減。

螺旋槳設(shè)計(jì)中，首先必須滿足推力要求，限制條件（2）的第1式即為此而設(shè)；第2式用于限制負(fù)荷的徑向分布形式，這是影響效率的一個(gè)主要因素，本文僅考慮負(fù)荷的徑向分布形式給定的情況，并不進(jìn)行效率優(yōu)化，也就是說(shuō)，保持原槳負(fù)荷徑向分布不變，改變其弦向分布，通過(guò)優(yōu)化槳葉螺距比與拱度的配合，使槳葉表面壓力分布趨于均勻，從而改善槳葉的空泡性能。需要說(shuō)明的是，上述誤差限的取值是為了使相應(yīng)誤差盡可能小，在優(yōu)化過(guò)程中實(shí)際的誤差常常大于誤差限，如限制條件中要求σr≤εr=0.0005，在實(shí)際優(yōu)化計(jì)算中常常不能嚴(yán)格滿足這一限制要求，而相應(yīng)的最終優(yōu)化結(jié)果卻達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，因此這種情況下可認(rèn)為此限制條件是滿足的。同樣，σT≤εT的限制出現(xiàn)類似情況時(shí)，也不做嚴(yán)格要求。

2 優(yōu)化案例

2.1 優(yōu)化對(duì)象及其性能分析

本章以某集裝箱船五葉螺旋槳為原型，在保持或提高原槳的敞水效率的前提下，以改善槳葉負(fù)荷分布為目標(biāo)，對(duì)槳葉螺距與剖面最大拱度的徑向分布進(jìn)行優(yōu)化。五葉槳的主要參數(shù)見(jiàn)表1。

按照上述螺旋槳優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，得到的優(yōu)化結(jié)果需要通過(guò)SPROP（VLM方法）及FLUENT（

CFD 方法）軟件從數(shù)值計(jì)算的角度進(jìn)行驗(yàn)證，以確定優(yōu)化目標(biāo)是否實(shí)現(xiàn)。表2比較了原槳在設(shè)計(jì)工況下的敞水性能的試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果。

從表2可知：SPROP 軟件預(yù)報(bào)值的相對(duì)誤差為：推力-1.5%、扭矩-5.0%、效率+3.7%；FLUENT

預(yù)報(bào)值的相對(duì)誤差為：推力+1.0%、扭矩+0.4%、+0.6%。SPROP 軟件預(yù)報(bào)的扭矩與試驗(yàn)差別較大，可能是由其尾渦模型對(duì)葉梢卸載槳的適用性差以及粘性阻力估算誤差較大引起；而 FLUENT 軟件預(yù)報(bào)值與試驗(yàn)值非常吻合。假定SPROP 軟件的計(jì)算誤差在優(yōu)化過(guò)程中不S設(shè)計(jì)方案的改變而改變，在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，設(shè)定推力目標(biāo)值時(shí)需按原型槳的預(yù)報(bào)誤差預(yù)先給與補(bǔ)償。

3 優(yōu)化結(jié)果

表3為A槳與B槳的目標(biāo)函數(shù)及限制條件的滿足情況。可以看出：與負(fù)荷徑向分布相比，在整個(gè)拱弧面上滿足給定的負(fù)荷弦向分布相對(duì)比較困難；因?yàn)锽槳負(fù)荷的弦向分布形式不同于A槳，而拱弧線形式與A槳相同，所以σs、σr的誤差均比A槳大；控制葉梢螺距變化的限制條件則有效地使葉梢的螺距沿徑向呈遞減趨勢(shì)，限制了葉梢部螺距的數(shù)值波動(dòng)，使之具有工程實(shí)用性。

螺距與拱度的優(yōu)化結(jié)果與原槳之比較分別如圖3.1、3.2所示。螺距與拱度的分布趨勢(shì)表明：當(dāng)螺距與拱度作為離散變量各自獨(dú)立變化時(shí)，最終得到的螺距與拱度分布難以保持光順。其原因可能是：負(fù)荷徑向分布無(wú)法精確滿足給定值，負(fù)荷弦向分布形式與給定的形式也存在一定的誤差，以及數(shù)值計(jì)算的隨機(jī)誤差。因此本章從工程的實(shí)用性要求出發(fā)，在保持優(yōu)化結(jié)果的分布趨勢(shì)及滿足推力要求的前提下，對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行光順處理，并以光順后的結(jié)果為最終優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，利用FLUENT 對(duì)其進(jìn)行CFD計(jì)算分析。

優(yōu)化設(shè)計(jì)中，A、B 槳及原槳負(fù)荷的徑向分布形式保持不變，原槳通過(guò)增加葉梢拱度，以彌補(bǔ)葉梢螺距卸載（指葉梢螺距相對(duì)于0.7R處螺距的減小量）所損失的負(fù)荷。根據(jù)圖3.1、

3.2中對(duì)螺距與拱度分布的定性分析可知A、B槳的螺距與拱度配合能夠產(chǎn)生與原槳相同的負(fù)荷徑向分布形式。

圖3.3、3.4分別為SPROP軟件計(jì)算的A、B槳的負(fù)荷弦向分布與A槳相比，B槳負(fù)荷的弦向分布在導(dǎo)邊附近有所卸載，但卸載程度遠(yuǎn)小于原槳。與三種負(fù)荷弦向分布對(duì)應(yīng)的螺距與拱度配合如圖 3.1、3.2所示，其中A槳螺距最大、拱度最小，原槳的螺距最小、拱度最大，

B 槳螺距與拱度均居于A槳與原槳之間。這一結(jié)果充分說(shuō)明負(fù)荷的弦向分布形式對(duì)螺距與拱度配合的影響。在設(shè)計(jì)工況下，從三種螺距與拱度配合下的槳葉性能進(jìn)行分析，A、B 槳各半徑處的剖面比原槳剖面更接近翼型的設(shè)計(jì)狀態(tài)，可能對(duì)槳葉效率有利；但原槳剖面的工作狀態(tài)更接近于面空泡界限，而A、B 槳偏向背空泡界限，因此原槳在輕載工況下應(yīng)該容易發(fā)生面空泡。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)弦向負(fù)荷分布形式的比較，認(rèn)為常用的a=0.8的負(fù)荷分布形式不太適合于高速、重載的現(xiàn)代船舶螺旋槳設(shè)計(jì)，該形式使槳葉導(dǎo)邊附近的負(fù)荷過(guò)重，容易在葉背側(cè)的導(dǎo)邊附近形成負(fù)壓峰，進(jìn)而誘發(fā)槳葉背空泡。導(dǎo)邊卸載的負(fù)荷分布形式（如 a=0.8 & b=0.1）可能是一種更好的選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1] 干洪： 計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2004.

篇（2）

中圖分類號(hào)：TQ051 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（c）-0054-03

Optimization Design for the Manufacturing Process of the Ship Sintering Evaporator

ZHANG Hongdun

（School of Ocean，Yantai University，Yantai Shandong，264005，China）

Abstract：Highly efficient heat transfer systems play more and more important role in the development of modern marine engineering equipment. Compared with the ordinary evaporator，the sintering evaporator’s heat transfer performance is obviously enhanced，which provides reference to saving metal material and reduce size for ship evaporator.A new approach fabricating sintered micro-structured wicks is developed which can help to fabricate the uniform wicks on the sintered surface，which can also provides reference for sintering evaporator with different thickness and copper powder particles diameter by use sintering furnace.

Key words：Sintered particles Micro-channel Porous media Evaporator

中國(guó)作為最大的發(fā)展中國(guó)家，已躋身國(guó)際航運(yùn)大國(guó)的行列，伴隨著各種貿(mào)易的快速發(fā)展，我國(guó)每年進(jìn)出口貨物的93%～95%是通過(guò)船舶運(yùn)輸?shù)姆绞絹?lái)實(shí)現(xiàn)的，其中很多貨物還要通過(guò)冷藏運(yùn)輸方式完成，同時(shí)，海上作業(yè)船、軍艦、漁船等為了滿足生產(chǎn)、生活以及特殊設(shè)備的需要，均需設(shè)置制冷裝置，制冷裝置已是船舶運(yùn)行不可或缺的重要設(shè)備[1]。

船舶的運(yùn)營(yíng)成本成是航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，隨著制冷技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛以及燃油成本的不斷提高，制冷裝置消耗的能源也在不斷增加，節(jié)能減耗是船舶營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的重要發(fā)展方向。制冷蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它的換熱效率會(huì)直接影響制冷裝置的能量消耗及效率，如何強(qiáng)化制冷蒸發(fā)器的換熱系數(shù)是當(dāng)前對(duì)制冷裝置節(jié)能研究的熱點(diǎn)之一。

強(qiáng)化傳熱的目的是適應(yīng)和促進(jìn)高熱流密度的熱交換[2]，以有效的冷卻來(lái)保證高溫部件的安全運(yùn)行，以經(jīng)濟(jì)的手段來(lái)傳遞特定的熱量，以高的效率來(lái)實(shí)現(xiàn)能源的充分利用[3]，確保設(shè)備和器件在安全運(yùn)行的前提下，提高熱交換系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到在總傳熱量一定的情況下減小傳熱溫差或者在傳熱溫差一定的前提下提高總傳熱量的目的 [4]。

燒結(jié)蒸發(fā)器的內(nèi)壁具有多孔燒結(jié)表面，該燒結(jié)表面有很高的傳熱系數(shù)，可以有效的強(qiáng)化多孔側(cè)傳熱，通過(guò)與同規(guī)格光滑管傳熱性能試驗(yàn)對(duì)比，其傳熱系數(shù)比光滑管提高了5～6倍[5]，是強(qiáng)化換熱、降低金屬耗材、提高能量利用率以及實(shí)現(xiàn)能量充分利用的良好換熱表面[6]。燒結(jié)處理方式是強(qiáng)化傳熱中的被動(dòng)技術(shù)，被動(dòng)技術(shù)不需要額外消耗功率和其它附屬設(shè)備，在完全失重或微重力環(huán)境中仍可工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。

1 燒結(jié)表面強(qiáng)化傳熱原理分析

1.1 概念

燒結(jié)[7]是金屬的粉末或粉末壓坯在一定的溫度和保護(hù)氣體中受熱所發(fā)生的過(guò)程和現(xiàn)象，燒結(jié)會(huì)使金屬顆粒發(fā)生相互粘結(jié)，提高了密度，而且很多情況下，也會(huì)增加燒結(jié)體的強(qiáng)度。如果燒結(jié)工藝控制恰當(dāng)，燒結(jié)體的機(jī)械性能、物理和密度可以接近同成分的致密材料。從工藝上來(lái)分，燒結(jié)被是一種熱處理工藝，它把金屬粉末或粉末壓坯加熱，在低于其基本成分熔點(diǎn)的溫度下保溫，然后以不同的方式或速度冷卻到常溫，燒結(jié)過(guò)程中會(huì)發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，粉末顆粒的聚集體成為顆粒的聚集體，從而得到所需要的物理、機(jī)械性能的材料或制品。

以銅粉燒結(jié)為例，一般的燒結(jié)工藝大致為：選取純度在99.5%左右的銅粉，它的單體粒徑控制在75～150 μm。首先，使用工具將銅管內(nèi)部清理潔凈，除掉毛刺，然后將銅管放到稀H2SO4中采用超聲波清洗。清理潔凈之后我們將得到一根無(wú)氧化物、內(nèi)外壁都十分光滑的銅管。之后用一根細(xì)鋼棍插到銅管里（要求工具準(zhǔn)確地將細(xì)鋼棍固定在銅管的中央，以保證銅粉填充均勻），將銅管的底部用銅片或堵頭暫時(shí)堵住，隨后就可以把銅粉顆粒倒入銅管了。填裝完畢后就可以拿到燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)。在燒結(jié)過(guò)程中，選氮?dú)狻錃饣蛘婵兆鳛楸Ｗo(hù)氣，同時(shí)，燒結(jié)溫度的控制也很重要，一般情況下燒結(jié)爐最大溫度控制在800℃～850℃（根據(jù)產(chǎn)品要求的滲透率確定）。燒結(jié)完之后需用一個(gè)輔助工具加緊銅管，使用專用工具把鋼棍抽出即可[8]。嚴(yán)格按照上述過(guò)程制作的燒結(jié)式銅管，銅粉燒結(jié)塊分布厚度均勻一致，各個(gè)部分的毛細(xì)結(jié)構(gòu)滲透率大體相同。圖1為燒結(jié)式銅管縱橫截面剖面圖，從圖中可以看出銅管內(nèi)壁面上形成的燒結(jié)吸液芯。

1.2 強(qiáng)化傳熱原理分析

燒結(jié)蒸發(fā)器是將一定目數(shù)的金屬粉末燒結(jié)在管內(nèi)表面從而形成與管壁一體的多孔介質(zhì)，這種多孔介質(zhì)有較高的毛細(xì)抽吸力，并較好地減小了徑向熱阻，可以實(shí)現(xiàn)細(xì)薄膜蒸發(fā)，該燒結(jié)式蒸發(fā)器可以兼顧高熱傳量和低熱阻的考量。

在換熱面上燒結(jié)金屬顆粒后，加熱面和粒子之間形成了許多空隙凹坑，從而增加了表面活化中心的數(shù)目。在核沸騰時(shí)，凹坑中的汽泡受到多孔介質(zhì)有限空間的限制會(huì)在受熱面附近形成汽區(qū)或汽團(tuán)。多孔介質(zhì)內(nèi)的液體在汽區(qū)汽液彎月界面發(fā)生強(qiáng)烈的液體細(xì)薄膜蒸發(fā)，這種液體細(xì)薄膜主要存在于多孔介質(zhì)的空隙中;另一方面，因?yàn)榻饘兕w粒的導(dǎo)熱系數(shù)好于沸騰工質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，所以，多孔燒結(jié)層對(duì)換熱壁面而言相當(dāng)于增加了翅片作用，并且由于燒結(jié)層具有很高的比表面積，使固液換熱量得到很大提升，有利于細(xì)薄膜的受熱與蒸發(fā)。蒸汽逸出燒結(jié)層和液體的補(bǔ)充是由相應(yīng)的毛細(xì)通道的抽吸力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

根據(jù)以上分析，多孔燒結(jié)表面沸騰換熱主要受液體的激烈細(xì)薄膜蒸發(fā)和燒結(jié)層中汽-液兩相運(yùn)動(dòng)特性這兩個(gè)因素的影響。隨著這兩個(gè)因素的改變會(huì)出現(xiàn)不同的傳熱特性。在低熱負(fù)荷時(shí)，液體的細(xì)薄膜蒸發(fā)占主要地位，燒結(jié)層對(duì)沸騰換熱起強(qiáng)化作用，這一區(qū)域稱為傳熱控制區(qū);而在高熱負(fù)荷時(shí)，由于液體的補(bǔ)充和蒸汽的脫離受燒結(jié)層骨架結(jié)構(gòu)的限制，減弱了傳熱強(qiáng)化性能，這一區(qū)域稱為阻力控制區(qū)。在阻力控制區(qū)和傳熱控制區(qū)的臨界轉(zhuǎn)折點(diǎn)，換熱系數(shù)達(dá)到最高，傳熱強(qiáng)化效果最好[6]。

2 燒結(jié)時(shí)芯棒對(duì)中固定存在的問(wèn)題

燒結(jié)層是發(fā)生熱量交換的場(chǎng)所，是換熱芯最重要的部分，而要在細(xì)小的銅管內(nèi)壁燒結(jié)銅粉顆粒層形成燒結(jié)式吸液芯，芯棒的對(duì)中和固定工藝非常重要，該工藝將直接影響到燒結(jié)顆粒層的成型，進(jìn)而會(huì)影響到燒結(jié)蒸發(fā)器的強(qiáng)化傳熱性能[9]。

盡管目前的銅粉燒結(jié)流程早已成熟，但是在微小的銅管內(nèi)表面燒結(jié)銅粉層形成燒結(jié)芯毛細(xì)結(jié)構(gòu)卻是一個(gè)難題。目前燒結(jié)時(shí)常用一根不銹鋼棒作為芯棒，如圖2所示，從紫銅管一端放入不銹鋼芯棒和大堵頭，從另一端裝入銅粉顆粒，然后放上小堵頭，隨后放在燒結(jié)支架上，放入具有保護(hù)氣體保護(hù)的燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)結(jié)束之后采用專用工具把芯棒與兩個(gè)堵頭取出。該方法雖然工藝簡(jiǎn)單，但存在下列兩個(gè)缺點(diǎn)：

（1）由于芯棒較長(zhǎng)，使用一根不銹鋼棒作芯棒時(shí)，大堵頭對(duì)對(duì)中其固定得不到控制，芯棒容易產(chǎn)生傾斜，對(duì)后續(xù)的銅粉顆粒填入不利，不利于保證燒結(jié)層厚度的均勻性;

（2）在不銹鋼芯棒和銅管所形成的環(huán)形空間灌入銅粉顆粒后，裝置在移動(dòng)過(guò)程中銅粉顆粒容易從兩端堵頭處漏出來(lái)。

不銹鋼芯棒在銅管中是否對(duì)中準(zhǔn)確會(huì)對(duì)燒結(jié)層的性能非常大影響的影響：芯棒比較細(xì)長(zhǎng)，如果在填入銅粉顆粒前沒(méi)有準(zhǔn)確地定中，則容易產(chǎn)生較大的撓度，單靠?jī)啥舜笮《骂^是無(wú)法糾正的，制成的燒結(jié)層會(huì)出現(xiàn)偏心現(xiàn)象，如圖3所示，偏心會(huì)導(dǎo)致芯棒抽出時(shí)的摩擦力增加，芯棒抽出時(shí)的運(yùn)動(dòng)會(huì)是曲線而不是直線，抽出時(shí)需要的外力較大，在抽出過(guò)程中容易導(dǎo)致燒結(jié)層的脫落而破壞燒結(jié)層。

3 燒結(jié)芯棒定位裝置的優(yōu)化

針對(duì)燒結(jié)蒸發(fā)器制造過(guò)程中芯棒定位不好燒結(jié)芯會(huì)出現(xiàn)偏心現(xiàn)象以及銅粉顆粒灌裝后容易漏出的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一套芯棒對(duì)中固定裝置，如圖4所示。

該裝置中的燒結(jié)芯棒與定位支架做成一體，兩者相對(duì)位置固定不變，通過(guò)兩個(gè)定位孔和銅管外壁來(lái)實(shí)現(xiàn)銅管和燒結(jié)芯棒相對(duì)位置的精確定位，將紫銅管放入兩個(gè)定位孔內(nèi)，從另一端灌入銅粉，然后放入堵頭防止銅粉漏出，放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)。

圖4中所示裝置的燒結(jié)芯棒直徑為6 mm，兩個(gè)定位孔直徑為8 mm，按照此裝置可獲得規(guī)格為壁厚0.6 mm，燒結(jié)層厚度為0.4 mm，外徑為8 mm的燒結(jié)式管。通過(guò)調(diào)節(jié)芯棒的高度和直徑以及兩個(gè)定位孔直徑，可以制得不同大小的燒結(jié)式管，這一設(shè)計(jì)優(yōu)化了現(xiàn)有的燒結(jié)定位工藝，為用燒結(jié)爐制造不同直徑和燒結(jié)層厚度的燒結(jié)蒸發(fā)器提供了借鑒。

從圖1所示銅管內(nèi)壁燒結(jié)銅粉顆粒的顯微組織圖可以看出，對(duì)中良好的芯棒燒結(jié)出來(lái)的微熱管銅粉顆粒分布均勻，致密性好，對(duì)稱性好，已基本形成了均勻且界面分開(kāi)的組織，銅粉顆粒均勻的表面可以為液體提供高的毛細(xì)壓力。

4 結(jié)語(yǔ)

燒結(jié)蒸發(fā)器的強(qiáng)化傳熱性能要優(yōu)于普通蒸發(fā)器，為船舶蒸發(fā)器縮小尺寸、節(jié)省金屬耗材提供了參考，本文探討了燒結(jié)蒸發(fā)器內(nèi)表面燒結(jié)芯毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造工藝，針對(duì)燒結(jié)芯棒對(duì)中困難及燒結(jié)銅粉顆粒灌裝后容易漏出的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套優(yōu)化方案，通過(guò)調(diào)節(jié)芯棒的直徑和高度以及兩個(gè)定位孔直徑，可以制得不同規(guī)格的燒結(jié)式管，為用燒結(jié)爐制造不同直徑和燒結(jié)層厚度的燒結(jié)蒸發(fā)器提供了參考，同時(shí)也為提高生產(chǎn)效率，得到均勻致密對(duì)稱性好的燒結(jié)蒸發(fā)器提供了借鑒。

參考文獻(xiàn)

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篇（3）

中圖分類號(hào)： N945.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

運(yùn)輸業(yè)是以增加盈利、降低運(yùn)輸成本為目的，人們?cè)谟耐瑫r(shí)，已經(jīng)忽略了節(jié)能所帶來(lái)的更加巨大的潛在效益。一部分的熱量變?yōu)闄C(jī)械功外，燃料在柴油機(jī)氣缸中經(jīng)過(guò)燃燒的其余熱量經(jīng)過(guò)散熱、排氣和冷卻介質(zhì)而排向大氣。這種被排出的余熱我們把它稱之為廢熱。當(dāng)今社會(huì)，在柴油機(jī)的主推進(jìn)動(dòng)力裝置船舶上，各種各樣的余熱利用系統(tǒng)被得到廣泛地利用。起初人們研發(fā)的有效利用余熱的方法是熱平衡分析法，但是，該方法會(huì)使人產(chǎn)生誤解，且實(shí)際應(yīng)用范圍受限制。在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代，人們研發(fā)了一種更為有效的方法，則為火用分析法。該方法能反映出損失以及其損失的程度，它有效利用了余熱、提高了循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。

柴油機(jī)主推進(jìn)動(dòng)力裝置船舶熱力系統(tǒng)特點(diǎn)

柴油機(jī)主推進(jìn)動(dòng)力裝置船舶熱力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完成某特殊反應(yīng)以及熱量傳遞、能量轉(zhuǎn)換等過(guò)程的系統(tǒng)，主要是由連接官網(wǎng)、熱交換設(shè)備、動(dòng)力機(jī)械以及輔助機(jī)械設(shè)備和系統(tǒng)組成。其系統(tǒng)中存在著多種形式的聯(lián)系，以及熱力、氣動(dòng)、機(jī)械等傳熱傳質(zhì)。柴油機(jī)熱力系統(tǒng)可以有效地挖掘柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的能量，在滿足各種品位熱量的同時(shí)，最大限度地利用了余熱能量的質(zhì)量和數(shù)量。但是如果將排氣回收為電能或機(jī)械能的話，就能更充分地對(duì)能量的數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行利用。除了傳統(tǒng)的缸套冷卻水真空制淡，在對(duì)低溫?zé)崃窟M(jìn)行回收時(shí)，吸收式制冷裝置、高效節(jié)能的熱泵技術(shù)、熱管換熱器等都是當(dāng)今利用余熱的有效設(shè)備和手段。對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行余熱利用要根據(jù)油消耗、維護(hù)、維修管理費(fèi)用、投資費(fèi)用、航運(yùn)和航區(qū)特點(diǎn)、船舶類型等綜合技術(shù)來(lái)進(jìn)行綜合的分析。這樣采用的系統(tǒng)的余熱能量回收的經(jīng)濟(jì)性能最高，熱能利用率最優(yōu)，實(shí)現(xiàn)了熱力系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

柴油機(jī)主推進(jìn)動(dòng)力裝置船舶熱力系統(tǒng)都具有自身的特點(diǎn)：①層次性，所謂系統(tǒng)的層次性，就是一個(gè)總系統(tǒng)的下層中包含了很多的子系統(tǒng)，而每個(gè)子系統(tǒng)中又包含了更小的子系統(tǒng)，這樣層層包含就體現(xiàn)出系統(tǒng)的層次。為了完成功能，系統(tǒng)是由不同的結(jié)構(gòu)和單元組成的。熱力系統(tǒng)的過(guò)程也按照一定的連接方式組成。②環(huán)境適用性，柴油機(jī)船舶熱力系統(tǒng)不斷地在與環(huán)境進(jìn)行能量或物質(zhì)的交換。每一個(gè)熱力系統(tǒng)都具備輸入以及輸出系統(tǒng)。該系統(tǒng)接受外界環(huán)境提供的能量和物料，物料通過(guò)系統(tǒng)形成了能流，這些能流也在不斷受到利用、處理。與此同時(shí)，向環(huán)境中輸出能量和物料也是系統(tǒng)所具備的功能之一。在環(huán)境條件的制約下，系統(tǒng)進(jìn)行著能量的轉(zhuǎn)換，環(huán)境和系統(tǒng)之間也在相互進(jìn)行著輸入以及輸出。這種系統(tǒng)內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過(guò)程以及環(huán)境與系統(tǒng)之間的互相制約最終保證了系統(tǒng)的功能。③目的性，其目的性就是指柴油機(jī)船舶熱力系統(tǒng)具有其特定的功能。這些功能可以給人們的生活提供必要的海水淡化、蒸汽、冷量、熱量、動(dòng)力、電力等，而且，根據(jù)其功能的相異，可將熱能進(jìn)行回收、利用、輸送、轉(zhuǎn)換生產(chǎn)等。它可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的工質(zhì)或余熱進(jìn)行回收。它既可以是由多個(gè)單元組成的多功能復(fù)雜系統(tǒng)，也可以是由少部分設(shè)備組成的功能簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。④關(guān)聯(lián)性，關(guān)聯(lián)性是指柴油機(jī)船舶熱力系統(tǒng)之間的各個(gè)部分的關(guān)系是相互制約和相互聯(lián)系的。關(guān)聯(lián)性是根據(jù)其性能上的規(guī)律的匹配以及特點(diǎn)，系統(tǒng)中的各個(gè)獨(dú)立的單元并非無(wú)序組合或隨意堆積，它具有一定規(guī)律性的。⑤集合性，系統(tǒng)的集合性例如熱泵、熱機(jī)、各種換熱器、余熱鍋爐等獨(dú)立的單元組成了余熱回收系統(tǒng)，像這樣，柴油機(jī)船舶熱力系統(tǒng)就是由很多的獨(dú)立單元組合起來(lái)，并且是按照一定的方式進(jìn)行組合的。

船舶熱力系統(tǒng)的火用分析

因?yàn)樗芯康臒崃ο到y(tǒng)性質(zhì)與能量形式不同，因此，能量火用的表達(dá)也不同。熱力系統(tǒng)在溫差的作用下，通過(guò)環(huán)境與邊界交換能量形式就是熱量的概念?；鹩檬窃诮o定環(huán)境狀態(tài)的條件下，將系統(tǒng)傳遞的熱量采用可逆方式來(lái)完成的最大用工。熱量的火無(wú)是熱能的不可用能，而熱量的火用則是熱能的可用能。在溫度條件不同時(shí)，因?yàn)闊崮艿拇嬖谑且蕾囉谖镔|(zhì)系統(tǒng)熱狀態(tài)的，所以熱能的不可用部分與可用部分的比例也必然各不相同。例如：在環(huán)境狀態(tài)相同的條件下，系統(tǒng)溫度越高，熱量的火無(wú)就會(huì)越小，熱量火用則會(huì)越大。通過(guò)環(huán)境與邊界，系統(tǒng)在低于自然環(huán)境溫度的條件下進(jìn)行交換的熱量即為冷量。其實(shí)冷量是低于環(huán)境溫度的熱量，其本身也是一種熱量。低于環(huán)境溫度的熱量火用其實(shí)就是冷量火用。冷量包括了火無(wú)和火用。冷量火用于冷量的差為冷量火無(wú)。給定條件下過(guò)程不可逆性的大小也是火用損失的大小?；鹩脫p失不恩給你用以對(duì)不同條件下過(guò)程進(jìn)行的完善程度進(jìn)行比較，它只是一個(gè)絕對(duì)的數(shù)量。所以，熱力設(shè)備或熱力系統(tǒng)中的火用的有效利用程度可以用火用效率來(lái)進(jìn)行表達(dá)。熱力系統(tǒng)的火用平衡方程式可以用如下公式來(lái)表述：火用損失+系統(tǒng)的輸出火用+系統(tǒng)的火用變化量=系統(tǒng)的輸入火用，作為輸出火用的一部分，在分析、計(jì)算熱力系統(tǒng)時(shí)，火用的平衡方程式為：，由此可以看出，系統(tǒng)中表達(dá)熱力過(guò)程的火用平衡方程式的形式不同，熱力系統(tǒng)的形式就不同。

可以將余熱放熱過(guò)程作為定壓放熱的過(guò)程。柴油機(jī)的排氣余熱發(fā)電簡(jiǎn)化熱力系統(tǒng)圖可以參考圖1所示。圖中MG為柴油機(jī)廢氣量，F(xiàn)P為給水泵，CON為冷凝器，G為發(fā)電機(jī)，T為汽輪機(jī)，SH為蒸汽過(guò)熱器，B為余熱鍋爐，PR為螺旋槳，D為柴油機(jī)。

圖1排氣余熱發(fā)電簡(jiǎn)化熱力系統(tǒng)

柴油機(jī)主推進(jìn)動(dòng)力裝置船舶余熱利用系統(tǒng)優(yōu)化

系統(tǒng)的初投資估算、工質(zhì)的熱力性質(zhì)計(jì)算、系統(tǒng)的部件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的熱平衡計(jì)算組成了系統(tǒng)的特性模擬分析。熱動(dòng)力回收系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)為非線性規(guī)劃，因?yàn)榇蠖鄶?shù)約束函數(shù)以及建立的目標(biāo)函數(shù)為設(shè)計(jì)變量的非線性函數(shù)。余熱回收系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)圖參照?qǐng)D2所示。

圖2余熱回收系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)示意圖

可以以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)對(duì)整個(gè)余熱利用系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，也可以對(duì)余熱利用系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電量和火用效率優(yōu)化，方法相同但是效果不同。所優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)不同，獲得的效果也是不同的。

結(jié)束語(yǔ)

分析了柴油機(jī)主推進(jìn)洞里裝置船舶余熱回收發(fā)電系統(tǒng)。在對(duì)廢氣鍋爐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，采用了最大火用效率作為其目標(biāo)函數(shù)，及提高了透平發(fā)電量，又增加了廢氣鍋爐的火用效率。

篇（4）

煙草是什么時(shí)候傳入中國(guó)的呢?據(jù)史料記載,中國(guó)真正開(kāi)始風(fēng)行煙草及吸煙習(xí)慣,還是在明朝萬(wàn)歷年間,煙草從海外傳入以后,才為世人共知.(摘自《吸煙的歷史》52頁(yè))由此可知中國(guó)人吸煙的歷史已經(jīng)五百年了。悠長(zhǎng)的歷史使廣大吸煙者對(duì)煙具的喜好也是多種多樣。其中有“煙嘴”、“煙斗”、“旱煙桿”、“鼻煙壺”、“水桶煙”、“煙袋”等等。這些都是輔助吸食煙草的工具。那么包裝貯存煙草的煙具又有那些呢？天津中和煙鋪(又稱五甲子老煙鋪)，是一家歷經(jīng)明、清、民國(guó)三朝的老字號(hào)。那么最初的煙草包裝主要是白紙包包即可。到了近代隨著煙制品的種類并沒(méi)有增加多少，只是吸煙的方式發(fā)生了一些變化。煙具出現(xiàn)了一個(gè)明顯的特點(diǎn)：注重實(shí)用性的同時(shí)，更注意其裝飾性和藝術(shù)性。出現(xiàn)了角質(zhì)、骨質(zhì)、玉石、金屬、塑料、陶瓷等煙盒制品。

任何一種文化現(xiàn)象的產(chǎn)生和發(fā)展，都與一定社會(huì)的歷史條件緊密相關(guān)，清代東北滿族煙俗的形成與發(fā)展亦然，它與當(dāng)時(shí)滿族身處的自然環(huán)境與生活方式有著密切關(guān)系。東北地處寒溫帶，煙草自身的生物特性，為人們抵御風(fēng)寒提供了一種較為理想的選擇。煙草因其所具有的藥物屬性，在滿族生產(chǎn)生活中也扮演著重要角色。滿族人喜吸煙草，在長(zhǎng)期吸煙的基礎(chǔ)上，形成了許多與煙緊密相關(guān)的生活禮俗。在日常交往之中，敬煙是滿族人迎賓待客的主要方式之一。敬煙也是滿族人尊長(zhǎng)敬老的一種表現(xiàn)形式。滿族是有著敬老傳統(tǒng)的民族，在日常生活中，處處體現(xiàn)著對(duì)老人的尊重和愛(ài)戴。煙在東北滿族的婚姻禮俗中也扮演著重要角色。在滿族婚姻禮儀中，有一項(xiàng)重要的儀式——“裝煙禮”，一般是由女子向男方的長(zhǎng)者敬煙，禮畢后，尊長(zhǎng)要將事先準(zhǔn)備好的錢送給女方作為酬禮，謂“裝煙錢”。由此可見(jiàn)明清時(shí)候煙草剛剛傳入中國(guó)在遼寧吸煙的風(fēng)俗已經(jīng)形成,并且成為遼寧地區(qū)百姓生活中不可或缺的習(xí)俗。

本文介紹的這款“煙跳”是一款比較新穎的煙盒設(shè)計(jì)。在保持原有貯存香煙功能的基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)取出香煙的功能。在注重增加新功能吸引消費(fèi)者的同時(shí)不斷加強(qiáng)了對(duì)煙盒本身設(shè)計(jì)的裝飾性和藝術(shù)性以及地域的文化性。以提高設(shè)計(jì)中的情感因素。那么設(shè)計(jì)中情感因素往往會(huì)成消費(fèi)者購(gòu)買的重要因素。那么我們來(lái)分析一下煙跳設(shè)計(jì)中的情感因素都有哪些。

二、煙盒設(shè)計(jì)中情感因素對(duì)設(shè)計(jì)的影響

消費(fèi)者的情感具有復(fù)合性，對(duì)于一個(gè)產(chǎn)品可能會(huì)有幾種不同的感覺(jué)。正是因?yàn)閷?duì)于產(chǎn)品的評(píng)估我們有著多元的影響因素，產(chǎn)生的情感通常不會(huì)是單一的一種。光是在功能的設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新往往是不夠的。在材料的選擇上采用了目前比較昂貴的紅木材料，如：花梨木、紫檀木、紅酸枝木，楠木等珍貴木材。中國(guó)是一個(gè)木材木使用比較多的國(guó)家，對(duì)于木器的加工工藝也是歷史悠久。皇家帝王對(duì)高檔的木材的使用選擇也是相當(dāng)考究。民間對(duì)于木料的種類、品種、價(jià)值的認(rèn)知度也是比較高的。那么在煙跳設(shè)計(jì)材料的選擇大大提高了產(chǎn)品本身的價(jià)值，再經(jīng)過(guò)中國(guó)傳統(tǒng)的木器加工工藝如榫卯工藝、雕花等工藝的使用以及傳統(tǒng)圖案的運(yùn)用，在提高產(chǎn)品本身的使用價(jià)值的同時(shí)也提高了產(chǎn)品的藝術(shù)價(jià)值以及產(chǎn)品的的收藏價(jià)值。

篇（5）

關(guān)鍵詞 旅游城市形象；新媒體傳播；社會(huì)化機(jī)制

目前國(guó)際市場(chǎng)上運(yùn)用社交媒體最成功的旅游地營(yíng)銷當(dāng)屬澳大利亞，其昆士蘭州繼提出“全世界最好的工作”創(chuàng)意之后再度發(fā)起一波極具話題性的旅游推廣活動(dòng)，此次面向的是全球所有企業(yè)，參與方法也很簡(jiǎn)單：只需上傳一段60秒視頻，闡明“為何你的公司是最棒的？以及為什么你覺(jué)得昆士蘭是最好的旅游目的地？”完成后提交到活動(dòng)網(wǎng)址即可，獲勝者將獲得價(jià)值100萬(wàn)澳元的個(gè)性化深度旅游體驗(yàn)，由此大大激發(fā)了網(wǎng)友的原創(chuàng)熱情，而UGC產(chǎn)生的內(nèi)容也使澳洲目的地形象實(shí)現(xiàn)多級(jí)傳播。這個(gè)活動(dòng)看似簡(jiǎn)單，既沒(méi)有復(fù)雜的內(nèi)容設(shè)計(jì)，網(wǎng)友參與的形式也很容易，旅游地營(yíng)銷者需要做的僅僅是引出一個(gè)話題、給予一個(gè)平臺(tái)，余下的就是期待網(wǎng)友主動(dòng)喊出“昆士蘭是最佳旅游目的地”并說(shuō)明理由，這種“普通人的代言”自然顯著提升了旅游地形象的可信任程度，其創(chuàng)意背后所透視出的社會(huì)化思維對(duì)我國(guó)旅游城市形象新媒體傳播不無(wú)啟示。其實(shí)這種社會(huì)化協(xié)作和分享機(jī)制在其他行業(yè)的營(yíng)銷公關(guān)活動(dòng)中早有類似應(yīng)用，在國(guó)外的一些旅游目的地網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷實(shí)踐中也有不錯(cuò)的表現(xiàn)，筆者對(duì)其在旅游城市形象新媒體傳播中的應(yīng)用空間亦抱持樂(lè)觀心態(tài)，期望通過(guò)本文的研究能夠進(jìn)一步厘清社會(huì)化的內(nèi)在原理，包括動(dòng)因、價(jià)值、參與主體、城市品牌與旅游者共生、傳播關(guān)系路徑演變及其現(xiàn)實(shí)定位等關(guān)鍵問(wèn)題，以推動(dòng)旅游城市形象新媒體傳播活動(dòng)發(fā)揮更大價(jià)值。

一、社會(huì)化機(jī)制的產(chǎn)生動(dòng)因及價(jià)值分析

Facebook新聞發(fā)言人吉利安·卡羅爾認(rèn)為，旅游業(yè)的社會(huì)化是一種必然趨勢(shì)，因?yàn)槁糜翁焐途哂猩缃恍?，游客需要向朋友咨詢目的地景點(diǎn)、住宿及美食等各項(xiàng)消費(fèi)選擇并與之分享旅游體驗(yàn)，無(wú)論直接互動(dòng)還是數(shù)據(jù)挖掘所獲得的客戶信息都為旅游城市營(yíng)銷提供了改善其城市品牌形象的契機(jī)。從一個(gè)較深的層面進(jìn)行剖析，就會(huì)發(fā)現(xiàn)社會(huì)化機(jī)制其實(shí)反映出一種新的以“人”為核心的旅游媒介生態(tài)正在形成，導(dǎo)致這種變化的根本動(dòng)因在于——社會(huì)群體中個(gè)人意識(shí)的覺(jué)醒和個(gè)人需求（含創(chuàng)作和分享）的日益高漲。作為旅游城市形象傳播最常用的新媒體類型，旅游社區(qū)、網(wǎng)絡(luò)視頻、微博、微信其實(shí)都著眼于對(duì)“人”的理解，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)旅游者時(shí)間碎片的掌控，需要明白的一點(diǎn)是：社會(huì)化絕非終點(diǎn)，在未來(lái)它一定還會(huì)被某種新的媒介形態(tài)所取代，但借助其先打造出一個(gè)旅游者互助的平臺(tái)，再設(shè)法推動(dòng)這些旅游者圍繞城市品牌主題深入互動(dòng)，最后其實(shí)是旅游者發(fā)言真正鑄就了城市品牌形象，這才是旅游城市形象新媒體傳播的動(dòng)機(jī)所在和運(yùn)作機(jī)制。作為有共同體驗(yàn)的、有意義的關(guān)系鏈旅游社區(qū)，其存在目的不僅在于記錄和更在于互動(dòng)、分享及黏性，但旅游城市形象新媒體傳播的發(fā)展取向并非為了建立關(guān)系網(wǎng)，而是基于關(guān)系網(wǎng)充分激發(fā)用戶智慧來(lái)建構(gòu)特定旅游城市形象。

筆者分析借鑒國(guó)內(nèi)外諸多旅游新媒體營(yíng)銷案例后發(fā)現(xiàn)，有關(guān)旅游城市形象傳播的新媒體運(yùn)用應(yīng)高度重視社交平臺(tái)的影響力，建議遵循“聯(lián)系一互動(dòng)一影響一社交化”這一清晰的傳播路徑，就像類似TripAdvisor的業(yè)務(wù)模式那樣，用戶可以很方便地將其Facebook朋友圈資源整合到自己的旅游體驗(yàn)當(dāng)中，調(diào)查發(fā)現(xiàn)這種整合能使其用戶黏性顯著提升20%，表明“來(lái)自社交好友的意見(jiàn)比價(jià)格更有影響力”。2013年澳旅局也推出世界首款整合Coogle Maps和Facebook的應(yīng)用——“友”賞澳洲，通過(guò)整合facebook朋友圈功能，把朋友去過(guò)的澳洲旅游地整合形成每個(gè)用戶基于其朋友關(guān)系的澳洲地圖，圖上標(biāo)簽代表每個(gè)朋友去過(guò)的城市和目的地軌跡，還有當(dāng)?shù)夭蛷d、酒店及朋友評(píng)論和推薦，由此把朋友間信任轉(zhuǎn)化為對(duì)目的地的向往和信任，最終創(chuàng)造出一個(gè)獨(dú)特的旅游計(jì)劃工具，有效激發(fā)了粉絲用戶的澳洲旅游動(dòng)機(jī)。Neurofocus調(diào)研機(jī)構(gòu)在測(cè)試一個(gè)30秒視頻在多個(gè)媒介平臺(tái)播出情況后發(fā)現(xiàn)，新媒體傳播借助社會(huì)化機(jī)制確實(shí)可以與消費(fèi)者在情感上產(chǎn)生最多共鳴，從而為傳播平臺(tái)帶來(lái)更高的用戶黏性。有調(diào)查報(bào)告顯示，一個(gè)旅游者平均擁有309個(gè)Facebook好友，從影響力層面講好友意見(jiàn)要比廣告信息大5倍，這意味著內(nèi)容很“贊”的旅游城市社交主頁(yè)也會(huì)是一個(gè)“有價(jià)值的媒體”，其觸及到的用戶要比那些依賴付費(fèi)媒體的用戶數(shù)量多得多，這是因?yàn)樯鐣?huì)化能夠使對(duì)有價(jià)值內(nèi)容的關(guān)注度隨被“贊”頻次增加而呈現(xiàn)倍增效應(yīng)。

二、社會(huì)化主體——“Alpha”旅游者與“相關(guān)人群”

新媒體傳播的社會(huì)化機(jī)制造就了“Alpha”消費(fèi)者，這是一個(gè)賦予產(chǎn)品意義、積極體驗(yàn)產(chǎn)品并樂(lè)于向他人推薦產(chǎn)品的新型消費(fèi)群體，相關(guān)概念是由娛樂(lè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Michael Wolf在1999年提出的。旅游業(yè)中的“Alpha”人群特征比其他行業(yè)更加明顯，因?yàn)槁糜蜗M(fèi)屬于一種典型的體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)，旅游者日益依賴網(wǎng)民分享的旅游體驗(yàn)來(lái)決定其旅游消費(fèi)決策，包括到哪里旅游、看哪些景點(diǎn)、去哪里吃飯以及到哪里住宿等，由此表明通過(guò)營(yíng)造旅游社區(qū)氛圍吸引旅游者互動(dòng)，絕對(duì)是一種高回報(bào)率的旅游城市形象新媒體傳播手段。尤其是身處低誠(chéng)信消費(fèi)環(huán)境的中國(guó)旅游者更習(xí)慣于依賴各類旅游品牌，并視這些品牌及其相關(guān)評(píng)論以及好友推薦為其個(gè)人網(wǎng)絡(luò)生活的重要內(nèi)容，調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，有74%的消費(fèi)者愿意為高質(zhì)量和獨(dú)特性支付更多，有48%的消費(fèi)者相信網(wǎng)絡(luò)視頻并且很容易被說(shuō)服而沖動(dòng)消費(fèi)。新媒體傳播的社會(huì)化機(jī)制存在的很多問(wèn)題都根源于對(duì)社交關(guān)系的定義過(guò)于簡(jiǎn)單，其實(shí)關(guān)系并不只是技術(shù)的一個(gè)功能或衍生物，追求朋友、粉絲及關(guān)注者也不能直接等同于用戶價(jià)值。線上互聯(lián)的旅游者特別強(qiáng)調(diào)不斷投身于各自所定義的興趣圖譜，并實(shí)時(shí)分享共同的旅游城市偏好及其旅游體驗(yàn)，此時(shí)的關(guān)系價(jià)值就體現(xiàn)在對(duì)彼此信任的旅游體驗(yàn)分享的評(píng)估指標(biāo)表現(xiàn)上，因此，在消費(fèi)決策過(guò)程中旅游者往往不再遵循傳統(tǒng)的“興趣一目的”式路徑，而是更易于被其他旅游者的觀點(diǎn)、經(jīng)歷及決策所共同影響。

在新媒體傳播出現(xiàn)社會(huì)化機(jī)制以前，旅游城市形象只能停留在旅游者的個(gè)體記憶之中，而社會(huì)化使得傳播不再僅僅針對(duì)目標(biāo)旅游者，而是開(kāi)始關(guān)注更大范圍內(nèi)的“相關(guān)人群”，其核心價(jià)值就體現(xiàn)在使旅游者進(jìn)行消費(fèi)決策時(shí)易于得到其“相關(guān)人群”的推薦，同時(shí)激發(fā)他們?cè)诰€分享對(duì)旅游城市形象的個(gè)人觀點(diǎn)甚至自愿代言該城市品牌，從而使旅游城市形象能夠更廣泛地留存在旅游者互動(dòng)之中。為此筆者通過(guò)在線親身體驗(yàn)總結(jié)出旅游者消費(fèi)決策是如何被網(wǎng)絡(luò)“相關(guān)人群”口碑所影響的，基本流程如下：首先是好友精彩評(píng)論引發(fā)潛在旅游者觀看旅游城市網(wǎng)絡(luò)視頻，對(duì)視頻內(nèi)容初步分析后給出評(píng)論并與好友反復(fù)互動(dòng)，對(duì)內(nèi)容細(xì)節(jié)進(jìn)一步分析后再通過(guò)社會(huì)化媒體與更多朋友分享，然后去視頻網(wǎng)站搜索更多相關(guān)視頻并看到很多網(wǎng)友評(píng)論，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己和大部分人看法一致時(shí)隨即產(chǎn)生“群體歸屬感”，進(jìn)而通過(guò)搜索引擎查找更多旅游城市相關(guān)資訊并由此激發(fā)購(gòu)買欲，當(dāng)身處購(gòu)買情境時(shí)最終促成消費(fèi)。為此筆者建議旅游城市營(yíng)銷者以更動(dòng)態(tài)性的觀點(diǎn)來(lái)看待旅游城市形象新媒體傳播的社會(huì)化機(jī)制，也要對(duì)傳播所依托的社交關(guān)系作出更加寬泛的界定，以推動(dòng)更多人、更多組織之間進(jìn)行更有意義的觀點(diǎn)分享和行為交互。

三、以社會(huì)化思維激活旅游者與城市品牌共生

社會(huì)化思維要求城市品牌不能再停留在“怎樣讓城市曝光”的單向傳播上，而是要思考“怎樣激活城市品牌與旅游者共生”，因此，為了更大程度激發(fā)旅游者共鳴，旅游城市營(yíng)銷者應(yīng)善于從電影、社會(huì)事件中捕捉時(shí)代性議題以持續(xù)創(chuàng)造“旅游者——城市品牌”故事，并引導(dǎo)旅游者圍繞城市品牌主題在線互動(dòng)。為此筆者建議旅游城市營(yíng)銷者在城市形象傳播視野上要盡可能寬泛，而不要像城市營(yíng)銷那樣單純聚焦在明確的旅游消費(fèi)需求點(diǎn)上，應(yīng)著重考察整個(gè)旅游產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)現(xiàn)還未被滿足的相關(guān)非消費(fèi)性需求并積極介入之，借此與旅游者建立起互動(dòng)并為日后的潛在購(gòu)買培養(yǎng)城市品牌偏好，這一自然而然的前期鋪墊充分體現(xiàn)出城市品牌對(duì)旅游者需求的細(xì)致洞察。那么，如何通過(guò)活動(dòng)設(shè)計(jì)來(lái)激發(fā)旅游者與城市品牌建立共生關(guān)系？筆者以為，旅游城市營(yíng)銷者應(yīng)緊密圍繞其城市形象定位，基于社會(huì)化思維設(shè)計(jì)出易于激發(fā)旅游者參與的線上活動(dòng)，以使其增值成一個(gè)個(gè)與目標(biāo)旅游者直接溝通的關(guān)系接觸點(diǎn)，再將其轉(zhuǎn)化成一系列便于旅游者展示自我價(jià)值的社會(huì)化協(xié)作崗位，由此可將目標(biāo)旅游者對(duì)旅游城市形象從“認(rèn)知”層面提升到“參與”甚至“構(gòu)建”層面，而旅游城市也因此收獲了構(gòu)成其品牌忠誠(chéng)的兩個(gè)最核心要素——認(rèn)同感與歸屬感。

由此表明，社會(huì)化思維就是決定旅游城市形象新媒體傳播是否能夠成功的關(guān)鍵，旅游營(yíng)銷實(shí)踐中往往將其分為兩種形式：一類是個(gè)體性的獨(dú)立創(chuàng)作，城市品牌主動(dòng)推出一個(gè)開(kāi)放式構(gòu)建平臺(tái)，邀請(qǐng)目標(biāo)旅游者集思廣益，例如城市旅游局官方微博可以舉辦以展現(xiàn)城市品牌形象為目的的旅游者DIY城市旅游路線活動(dòng)，另一類是群體性的社會(huì)協(xié)作，筆者建議旅游城市形象傳播不妨借鑒“宜家搬家秀”的創(chuàng)意思維，可以設(shè)計(jì)推出一個(gè)富含各類城市品牌元素的在線游戲，并在網(wǎng)上游戲高手選拔公告，通過(guò)提供各種游戲角色來(lái)吸引目標(biāo)旅游者踴躍參與。社會(huì)化其實(shí)就是信息互動(dòng)及分享，這也意味著旅游城市形象新媒體傳播的所有社會(huì)化技術(shù)創(chuàng)新的終極目標(biāo)都是為了便于旅游者獲取和利用城市旅游信息，為此旅游城市營(yíng)銷者必須理解如何以社會(huì)化思維來(lái)統(tǒng)領(lǐng)新媒體運(yùn)作并整合新舊媒體，使之無(wú)縫融入整個(gè)旅游城市形象傳播組合戰(zhàn)略當(dāng)中。

四、社會(huì)化傳播的關(guān)系路徑演變

旅游者與旅游城市品牌的互動(dòng)渠道及方式在不斷變化，“先交朋友，再做生意”的傳統(tǒng)生意經(jīng)早已深人人心，而新媒體傳播基于社會(huì)化思維在網(wǎng)絡(luò)空間里能更好地踐行這一理念。根據(jù)斯科特·斯特萊登的理解，新媒體傳播的社會(huì)化機(jī)制帶來(lái)的最大創(chuàng)新就在于與客戶真正建立起長(zhǎng)期互動(dòng)，這種關(guān)系與傳統(tǒng)的人際關(guān)系極為相似，同樣包括熟悉、了解、關(guān)心等，將其拓展到旅游城市形象傳播領(lǐng)域就是——將簡(jiǎn)單的私人關(guān)系變成城市品牌與旅游者復(fù)雜的公開(kāi)關(guān)系。我國(guó)傳統(tǒng)的社會(huì)文化通常表現(xiàn)為熟人“圈子”內(nèi)人際關(guān)系友善而互助，但對(duì)“圈子”外的人卻沒(méi)那么熱情，伴隨新媒體傳播的社會(huì)化機(jī)制，這種封閉式“關(guān)系圈”會(huì)逐漸走向開(kāi)放式“關(guān)系鏈”，社會(huì)性組織力量也會(huì)促使人際關(guān)系發(fā)生深刻變化，主要表現(xiàn)為陌生人基于互聯(lián)網(wǎng)很容易建立起“弱聯(lián)系”關(guān)系鏈。中國(guó)旅游者對(duì)旅游城市的選擇總是具有很強(qiáng)的品牌意識(shí)，但同時(shí)又缺乏品牌忠誠(chéng)，而社會(huì)化機(jī)制可以促使中國(guó)傳統(tǒng)的“強(qiáng)聯(lián)系”關(guān)系型文化轉(zhuǎn)變?yōu)楦子诳焖俳⒓巴卣沟摹叭趼?lián)系”關(guān)系型文化，為此筆者建議旅游城市營(yíng)銷者換一種思路，可以嘗試放棄以往從“強(qiáng)聯(lián)系”到建立品牌忠誠(chéng)度的直線傳播模式，轉(zhuǎn)向從建立“弱聯(lián)系”開(kāi)始再逐步形成品牌認(rèn)同乃至忠誠(chéng)的曲線傳播模式。

通過(guò)接觸傳統(tǒng)廣告建立起來(lái)的旅游者與城市品牌關(guān)系是“硬”性的，只有通過(guò)實(shí)地旅游體驗(yàn)才能建立真正的“軟”性關(guān)系，而社會(huì)化就是一個(gè)使一大群彼此陌生的旅游者先建立起“弱聯(lián)系”再通過(guò)頻繁互動(dòng)轉(zhuǎn)化為“強(qiáng)聯(lián)系”的傳播過(guò)程，其最終目的就是幫助旅游城市品牌實(shí)現(xiàn)“旅游者代言”。由此可見(jiàn)，旅游城市形象新媒體傳播引入社會(huì)化機(jī)制更多是想在留住老客戶上發(fā)揮作用，其衍生品才是借助老客戶口碑傳播獲得新客戶，其互動(dòng)性傳播優(yōu)勢(shì)使城市品牌能直接而迅速地獲得目標(biāo)旅游者聲音，而旅游城市營(yíng)銷者對(duì)此要做的就是快速反應(yīng)，力求以正面聲音壓倒負(fù)面聲音。為此筆者建議旅游城市營(yíng)銷者主動(dòng)加入旅游者對(duì)話，并盡可能豐富旅游者之間、旅游者與城市品牌之間弱聯(lián)系的內(nèi)容和形式，例如城市旅游局官方微博或微信可以在新年之際為用戶提供多種有趣的視頻賀卡生成工具，其中可富含其城市各類標(biāo)志性旅游元素，以使目標(biāo)旅游者之間的在線問(wèn)候成為城市品牌形象傳播的有效載體。

五、社會(huì)化機(jī)制的現(xiàn)實(shí)定位

面對(duì)旅游者不斷產(chǎn)生的新需求，旅游城市形象新媒體傳播應(yīng)始終著眼于為“他們”創(chuàng)造意義和價(jià)值，其關(guān)鍵價(jià)值并不體現(xiàn)在任何新功能或新應(yīng)用上，而是如何使他們的在線社交活動(dòng)變得更有針對(duì)性和條理性。從本質(zhì)上講，旅游城市形象新媒體傳播的社會(huì)化機(jī)制體現(xiàn)出來(lái)的是旅游者社會(huì)心理及價(jià)值觀的變化，由此也決定了它更應(yīng)是一項(xiàng)戰(zhàn)略而不僅僅是一個(gè)戰(zhàn)役，那些把它放在戰(zhàn)略高度去重視和運(yùn)用的旅游城市都已借此積累起較強(qiáng)的社交品牌資產(chǎn)。旅游城市形象新媒體傳播的社會(huì)化機(jī)制已日漸清晰，但對(duì)廣告功能的過(guò)度強(qiáng)調(diào)致使其忽略了其他更有價(jià)值的互動(dòng)及分享特質(zhì)，而社會(huì)化機(jī)制對(duì)傳統(tǒng)的城市營(yíng)銷傳播所帶來(lái)的最大變革就是——改變了城市品牌一旅游者之間及旅游者之間的溝通方式。新媒體傳播有可能成為旅游城市在實(shí)地旅游以外能讓旅游者參與城市品牌體驗(yàn)的最大契機(jī)，調(diào)查表明，新媒體傳播基于社會(huì)化機(jī)制在幫助組織實(shí)現(xiàn)各類商業(yè)目標(biāo)中的作用依次為：塑造品牌、構(gòu)建社區(qū)、客戶服務(wù)、聲譽(yù)和危機(jī)管理等，其中有超過(guò)70%選擇的是“塑造品牌”。

然而，旅游城市形象新媒體傳播依靠社會(huì)化機(jī)制，是否一定就能構(gòu)建起社交媒體所具備的用戶黏性還有待考量，畢竟旅游屬于一個(gè)相對(duì)短暫、消費(fèi)頻次不高的體驗(yàn)性產(chǎn)品類型，因此，期冀依靠旅游去建立起長(zhǎng)期性社交關(guān)系的想法明顯不太靠譜，但反過(guò)來(lái)依靠社交關(guān)系去刺激有關(guān)城市品牌形象的UCC互動(dòng)還是非?，F(xiàn)實(shí)的。實(shí)證結(jié)果表明，借助于社交網(wǎng)絡(luò)新媒體傳播的受眾定位精準(zhǔn)度可高達(dá)90%，而完勝于平均精準(zhǔn)度僅為35%的一般性新媒體，表明旅游城市形象新媒體傳播借助社會(huì)化機(jī)制可以深入挖掘客戶細(xì)微需求，從而使城市旅游體驗(yàn)分享更有針對(duì)性，客戶關(guān)系也不再僅僅是旅游者在旅游城市停留期間而是會(huì)在持續(xù)互動(dòng)中，旅游城市也憑借這種隨時(shí)陪伴旅游者的關(guān)系價(jià)值構(gòu)筑起其城市品牌競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

結(jié)語(yǔ)

篇（6）

中圖分類號(hào):TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1004-373X(2010)02-143-04

Optimized FIR Filter Design Based on Self_adaptive Genetic Algorithm

HUANG Meng,TANG Lin,ZHEN Yu,ZHANG Jie

(91635 Army,Beijing,102249,China)

Abstract:The goal of optimized FIR filter design is approaching to the ideal performance of IIR filter.Genetic algorithm is an optimal probability search algorithm,imitating the process of biology evolution,which has proposed an universal method to solve optimized problems of complex system,independent of domain and kind of problems.The proposed algorithm applying self_adaptive genetic algorithm to optimized IIR filter design,and adjusting cross probability and mute probability self_adaptively by evaluating premature convergence degree to improve search efficiency of genetic algorithm.The simulation results demonstrate that the proposed algorithm can achieve satisfying capability of filter.

Keywords:FIR filter;optimized design;self_adaptive genetic algorithm;premature convergence degree

在現(xiàn)代信號(hào)處理和電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域,FIR數(shù)字濾波器因具有穩(wěn)定性和線性相位兩大優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法主要有窗函數(shù)法、頻率采樣法、切比雪夫逼近法,這些方法的最終目的是對(duì)理想濾波器理想性能的逼近,而不可能真正做到理想濾波器的幅頻響應(yīng),正基于此,多年來(lái)許多專家學(xué)者在數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題上做了大量的研究工作,在一定優(yōu)化準(zhǔn)則下,提出了一些設(shè)計(jì)方法,如Caratheodory_Fejer(CF)法[1],神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Neural Network)法[2],最小P誤差法[3]以及模型擬合頻率響應(yīng)法[4]等。這些優(yōu)化算法各長(zhǎng),它們?cè)跀?shù)字濾波器的設(shè)計(jì)中都取得了較好的設(shè)計(jì)效果,也為數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)打開(kāi)了新的思路。

遺傳算法是一種模仿生物進(jìn)化過(guò)程的全局優(yōu)化概率搜索算法,它提出了一種求解復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題的通用框架,且不依賴于問(wèn)題的領(lǐng)域和種類,因此在諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是標(biāo)準(zhǔn)的遺傳算法存在兩個(gè)重大的缺陷:早熟和收斂速度慢。這里提出了一種自適應(yīng)調(diào)整遺傳參數(shù)的遺傳算法,并用其實(shí)現(xiàn)了FIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì),仿真結(jié)果說(shuō)明了算法的有效性。

1 FIR數(shù)字濾波器及優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 FIR數(shù)字濾波器的頻率特性

有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器(FIR)的輸出僅取決于有限個(gè)過(guò)去的輸入和現(xiàn)在的輸入,用x(i),y(i)分別表示其輸入和輸出,FIR濾波器可以表示為[5]:

y(i)=∑N-1j=0h(j)x(i-j)(1)

式中:h(i)(實(shí)數(shù))為FIR的沖激響應(yīng),顯然:

h(i)=h(i), 0≤i≤N-1

0,N

即FIR的沖激響應(yīng)只有有限N個(gè),稱N為FIR的階次。

對(duì)于N階線性相位FIR濾波器,其單位沖激響應(yīng)h(i)為實(shí)數(shù),且以對(duì)稱中心α=(N-1)/2對(duì)稱的,即有以下約束關(guān)系:

h(i)=±h(N-1-i)(3)

1.2 FIR濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

設(shè)一個(gè)FIR數(shù)字濾波器的理想頻率響應(yīng)為:

Hd(jω)=Hd(ω)e-jθ(ω), ω∈[-π,π](4)

式中:Hd(ω)≥0,若用一個(gè)N階的FIR頻率響應(yīng)來(lái)逼近它,設(shè)其沖激響應(yīng)為h(i),i=0,1,2,…,N-1,那么其頻率響應(yīng)可表示為:

H(jω)=∑N-1i=0h(i)e-jiω, ω∈[-π,π](5)

由上式可得:

Hd(jω)=Hd(ω)cos φ(ω)-jHd(ω)sin φ(ω)(6)

H(jω)=∑N-1i=0h(i)cos(iω)+j∑N-1i=0h(i)sin(iω)(7)

在[-π,π]上取P個(gè)頻率采樣點(diǎn)ωp(p=0,1,2,…,P-1),并且為每一個(gè)ωp設(shè)置一個(gè)權(quán)重系數(shù)αp≥0(p=0,1,2,…,P-1)。那么描述H(jω)逼近Hd(jω)的加權(quán)均方誤差可近似寫(xiě)成:

E2=1A∑P-1p=0αp∑N-1i=0h(i)cos(iωp)-Hd(ωp)cos φ(ωp)2 +

∑N-1i=0h(i)sin(iωp)-Hd(ωp)sin φ(ωp)2≥0(8)

式中:

A=∑P-1p=0αp(9)

如果采樣點(diǎn)ωp的數(shù)量足夠多且間隔足夠小,那么式(8)精確地表達(dá)了H(jω)與Hd(jω)的加權(quán)均方誤差。顯然,如果E2為0,那么所設(shè)計(jì)的FIR的頻率響應(yīng)應(yīng)在ωp(p=0,1,2,…,P-1)點(diǎn)上,幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)兩方面嚴(yán)格地等于Hd(ωp)和φ(ωp)。由于N有限,E2不可能為0,任務(wù)在于尋找一種有效的算法使E2盡量小。由式(8)可知,αp取值的大小表達(dá)了對(duì)其對(duì)應(yīng)的ωp點(diǎn)的重視程度,αp取值越大則要求在ωp附近頻域內(nèi)H(jω)越嚴(yán)格地逼近Hd(jω)。

綜上所述,一維實(shí)數(shù)FIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題就是尋找一組h(i)使式(8)的值盡可能小。

2 自適應(yīng)遺傳算法

遺傳算法自提出以來(lái),因其具有很強(qiáng)的解決問(wèn)題的能力和廣泛的適應(yīng)性,因而近年來(lái)滲透到研究與工程的各個(gè)領(lǐng)域,取得了良好的效果。但在實(shí)際應(yīng)用中,基本遺傳算法也逐漸暴露出一些缺陷,這些缺陷主要集中在兩個(gè)方面:早熟和收斂速度慢[6,7]。

所謂早熟是指遺傳算法收斂于局部最優(yōu)值,而非全局最優(yōu)值的現(xiàn)象。這往往是由于在算法搜索的初期階段,種群中出現(xiàn)了某些超級(jí)個(gè)體,這些超級(jí)個(gè)體的適應(yīng)值很高,隨著進(jìn)化過(guò)程的進(jìn)行,它們會(huì)很快占據(jù)整個(gè)種群,導(dǎo)致種群缺乏多樣性而陷入局部極值。由于遺傳算法從本質(zhì)上而言是一種隨機(jī)搜索優(yōu)化算法,所以當(dāng)待求解問(wèn)題規(guī)模較大或問(wèn)題較復(fù)雜時(shí),搜索空間往往非常龐大,于是導(dǎo)致遺傳算法的收斂速度很慢。

選擇合適的遺傳算子執(zhí)行概率,是遺傳算法能否收斂到最優(yōu)解的關(guān)鍵之一。遺傳算法的參數(shù)中交叉概率Pc和變異概率Pm的選擇是影響遺傳算法行為和性能的關(guān)鍵所在,直接影響算法的收斂性,Pc越大,新個(gè)體產(chǎn)生的速度就越快。然而Pc過(guò)大時(shí)遺傳模式被破壞的可能性也越大,使得具有高適應(yīng)度的個(gè)體結(jié)構(gòu)很快就會(huì)被破壞;但是如果Pc過(guò)小,會(huì)使搜索過(guò)程緩慢,以致停滯不前。對(duì)于變異概率Pm,如果過(guò)小,就不易產(chǎn)生新的個(gè)體結(jié)構(gòu);如果過(guò)大,那么遺傳算法就變成了純粹的隨機(jī)搜索算法。針對(duì)不同的優(yōu)化問(wèn)題,需要反復(fù)試驗(yàn)來(lái)確定Pc,Pm,這是一件繁瑣的工作,而且很難找到適應(yīng)于每個(gè)問(wèn)題的最佳值。

在傳統(tǒng)的遺傳算法中,交叉概率Pc、變異概率Pm與種群進(jìn)化過(guò)程無(wú)關(guān),從始至終都保持定值。近年來(lái)的研究表明,交叉概率和變異概率的選取對(duì)系統(tǒng)性能有重要的影響。用不變的Pc和Pm來(lái)控制遺傳進(jìn)化,很容易導(dǎo)致“早熟”,降低算法的搜索效率。目前,調(diào)整遺傳算法控制參數(shù)較好的方法是動(dòng)態(tài)自適應(yīng)技術(shù),其基本思想是使Pc,Pm在進(jìn)化過(guò)程中根據(jù)種群的實(shí)際情況,隨機(jī)調(diào)整大小,目前這方面已有大量的研究[8,9]。具體做法為:當(dāng)種群趨于收斂時(shí),減小Pc、增大Pm,即降低交叉的概率,提高變異的概率,以保持種群的多樣性,避免“早熟”;當(dāng)種群個(gè)體發(fā)散時(shí),增大Pc、減小Pm,即提高交叉的概率,降低變異的概率,使種群趨于收斂,增加算法的收斂速度。

在多數(shù)情況下,種群中不同個(gè)體的適應(yīng)度不盡相同,因此可以用適應(yīng)度分布的離散程度來(lái)表征種群的“早熟”程度。種群在進(jìn)化過(guò)程中發(fā)生“早熟”的主要表現(xiàn)是:種群內(nèi)適應(yīng)度暫時(shí)最大的一些個(gè)體相互重復(fù)或趨同,使得它們有較大的概率參與下一代的選擇復(fù)制操作,且它們之間交叉后的子代也不會(huì)與父代有太大的變化,導(dǎo)致遺傳算法尋優(yōu)過(guò)程十分緩慢,降低搜索效率。因此,要正確判斷一個(gè)種群是否會(huì)發(fā)生“早熟”主要看這個(gè)種群當(dāng)前適應(yīng)度最大的那些個(gè)體是否重復(fù)或相互趨同?！霸缡臁背潭瓤梢允褂孟旅娣椒ㄔu(píng)價(jià):

設(shè)第t代種群個(gè)體的平均適應(yīng)度為t,t代種群中最優(yōu)個(gè)體適應(yīng)度為Ftmax,種群中個(gè)體適應(yīng)度大于t的個(gè)體的平均適應(yīng)度為tmax,那么可以用Ftmax與tmax之間的差值來(lái)評(píng)價(jià)種群的“早熟”程度:

D=Ftmax-tmax(10)

式(10)中,指標(biāo)D用來(lái)表征種群的“早熟”程度?？梢钥闯?當(dāng)D增大時(shí),種群趨于發(fā)散;D減小時(shí),種群趨于相同。此方法只計(jì)算Ftmax與tmax的差值,不涉及適應(yīng)度低于平均適應(yīng)度的個(gè)體,從而避免了那些適應(yīng)度較差個(gè)體對(duì)D的影響,更能反映種群中那些適應(yīng)度較好的個(gè)體之間的趨同程度。

根據(jù)種群“早熟”程度的指標(biāo)D,使得交叉概率Pc和變異概率Pm在進(jìn)化過(guò)程中隨著D的變化而改變,如下式所示:

Pc=1/\(11)

Pm=1-1/\(12)

式中:k1,k2>0。Pc取值范圍在[0.5,1]之間,Pm的取值范圍在[0,0.5]之間。在進(jìn)化過(guò)程中,Pc,Pm根據(jù)D取值的不同而動(dòng)態(tài)地自適應(yīng)調(diào)整:當(dāng)種群個(gè)體趨于離散(即D變大)時(shí),Pc增大、Pm減小,種群開(kāi)發(fā)優(yōu)良個(gè)體能力增強(qiáng);當(dāng)種群個(gè)體趨于收斂(即D變小)時(shí),Pc減小、Pm增大,種群產(chǎn)生新個(gè)體能力增強(qiáng)。

3 基于自適應(yīng)遺傳算法的FIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 編碼

遺傳算法中首先要完成的是對(duì)解的編碼,由于文中的問(wèn)題是一個(gè)非線性函數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題,故采用實(shí)數(shù)編碼技術(shù)。將染色體表示成如下向量:X=\,x(i)∈[0,1],i=0,1,2,…,N-1。其中:x(k)∈[0,1],k=0,1,…,(N-1)/2,可由如下映射關(guān)系得到:

x(k)=\/2(13)

式中:h(k)∈[-1,1],k=0,1,…,(N-1)/2,其余的h(i)可由式(3)求得。

3.2 適應(yīng)度函數(shù)

FIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)是使式(8)的值最小,因此使用式(8)的倒數(shù)作為適應(yīng)度函數(shù),即:

f=1/E2(14)

3.3 選擇算子

使用錦標(biāo)賽選擇法和精英保留法相結(jié)合的選擇策略。錦標(biāo)賽選擇法在選擇時(shí)先隨機(jī)在群體中選擇K個(gè)個(gè)體進(jìn)行比較,適應(yīng)度最好的個(gè)體將被選擇作為生成下一代的父體,參數(shù)K稱為競(jìng)賽規(guī)模。這種選擇方式能使種群中適應(yīng)度好的個(gè)體具有較大的“生存”機(jī)會(huì)。同時(shí),由于它只使用適應(yīng)度的相對(duì)值作為選擇的標(biāo)準(zhǔn),而與適應(yīng)度的數(shù)值大小不成直接比例,從而避免了超級(jí)個(gè)體的影響,在一定程度上避免了過(guò)早收斂和停滯現(xiàn)象的發(fā)生。

精英保留法即當(dāng)前種群中適應(yīng)度最好的個(gè)體不參加遺傳操作,直接復(fù)制到下一代,替換經(jīng)交叉和變異操作產(chǎn)生的子種群中適應(yīng)度最差的個(gè)體,其優(yōu)點(diǎn)是在搜索過(guò)程中某一代的最優(yōu)個(gè)體可不被遺傳操作所破壞,這樣可以保證遺傳算法以概率收斂到最優(yōu)解。經(jīng)驗(yàn)證明,保留占種群總體2%～5%數(shù)量的個(gè)體,效果最為理想[10]。

3.4 交叉算子

交叉算子以概率Pc對(duì)兩個(gè)父?jìng)€(gè)體進(jìn)行隨機(jī)分割,然后再重新組合從而獲得兩個(gè)新個(gè)體。根據(jù)分割點(diǎn)的數(shù)量,可分為單點(diǎn)交叉或是多點(diǎn)交叉。其原理是每個(gè)父?jìng)€(gè)體隨機(jī)選擇m個(gè)無(wú)重復(fù)的交叉點(diǎn),在交叉點(diǎn)之間的變量間續(xù)地相互交換,產(chǎn)生兩條新的子個(gè)體,完成交叉操作。本文采用兩點(diǎn)交叉法,示意如圖1 所示。

圖1 兩點(diǎn)交差法

3.5 變異算子

變異就是根據(jù)一定的概率Pm,將個(gè)體染色體上某一位置上的基因進(jìn)行攝動(dòng),使其產(chǎn)生突變。設(shè)父?jìng)€(gè)體向量x=(x1,x2,…,xk),則分量xi以概率Pm被選擇作為變異,設(shè)對(duì)xi進(jìn)行變異,則其后代為x′=(x1′,x2′,…,xk′),其中xi′以等概率取(1-r)xi或xi+(1-xi)r,r為[0,1]上的隨機(jī)數(shù)。

3.6 實(shí)現(xiàn)步驟

(1) 根據(jù)不同的頻段要求初始化αp。其中,權(quán)重系數(shù)αp的大小表達(dá)了設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器時(shí),對(duì)與其對(duì)應(yīng)的ωp附近頻域內(nèi)逼近誤差的重視程度。在具體的設(shè)計(jì)中,αp是可以調(diào)整的,不同的αp取值將導(dǎo)致不同的設(shè)計(jì)結(jié)果。通常要求FIR數(shù)字濾波器應(yīng)具有較好的阻帶特性,而對(duì)過(guò)渡帶沒(méi)有嚴(yán)格的要求,因此可令:

αp=αp=1,ωp在通帶

αt=0,ωp在過(guò)渡帶

αs≥1,ωp在阻帶

式中,αp為通帶權(quán)重系數(shù);αt為過(guò)渡權(quán)重系數(shù);αs為阻帶權(quán)重系數(shù)。

(2) 隨機(jī)產(chǎn)生初始種群,在區(qū)間[-2,2]中產(chǎn)生一組隨機(jī)數(shù)作為初始化種群,每個(gè)個(gè)體表示為染色體的基因編碼。

(3) 計(jì)算A=∑P-1p=0αp。

(4) 計(jì)算個(gè)體的適應(yīng)度,并判斷是否符合優(yōu)化準(zhǔn)則。若符合,輸出最佳個(gè)體及其代表的最優(yōu)解,并結(jié)束計(jì)算;否則保留適應(yīng)度最好的個(gè)體,執(zhí)行(5)。

(5) 在種群中使用錦標(biāo)賽選擇法選擇兩條個(gè)體。

(6) 計(jì)算交叉概率Pc和變異概率Pm。

(7) 對(duì)選擇個(gè)體進(jìn)行交叉和變異操作,產(chǎn)生新的個(gè)體。

(8) 重復(fù)(5)~(7),直到新種群數(shù)量等于上一代種群數(shù)量,并返回(4)。

4 FIR數(shù)字濾波器仿真實(shí)例

設(shè)計(jì)一個(gè)階次N為49,ωp=0.4π,ωs=0.5π,φ(ω)=18ω的低通實(shí)數(shù)FIR數(shù)字濾波器,設(shè)定αp=1,αt=0,αs=5,初始種群100,最大進(jìn)化代數(shù)為300,最后選擇出最優(yōu)的結(jié)果如圖2所示。

圖2 FIR低通濾波器設(shè)計(jì)結(jié)果

5 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)遺傳算法存在的“早熟”和收斂速度慢的缺陷,設(shè)計(jì)了評(píng)價(jià)進(jìn)化過(guò)程中種群的“早熟度”的方法,使交叉和變異概率根據(jù)“早熟度”的變化而自適應(yīng)調(diào)整,提高了遺傳算法的收斂速度,并將其應(yīng)用于FIR數(shù)字低通濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì),并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法能夠設(shè)計(jì)出性能較好的數(shù)字濾波器。

參考文獻(xiàn)

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[7]王小平,曹立明.遺傳算法――理論、應(yīng)用與軟件實(shí)現(xiàn)[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2002.

篇（7）

中圖分類號(hào)： S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

航行于海面上的船舶，由于風(fēng)浪的作用，其受力和運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，因此固定在船舶上的綁扎橋受集裝箱斜拉力情況也比較復(fù)雜。.在利用有限元方法分析綁扎橋的時(shí)候，首先要建立合適的力學(xué)求解模型，然后利用大型商業(yè)有限元軟件ANSYS對(duì)綁扎橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行求解分析。

本文主要是針對(duì)兩層綁扎橋這一新形式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元強(qiáng)度及優(yōu)化設(shè)計(jì)，為綁扎橋結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析以及進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一種有效的有限元數(shù)值解決方案。

1、基本假設(shè)條件

利用有限元方法對(duì)綁扎橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，需要把結(jié)構(gòu)的實(shí)際物理模型轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)有關(guān)受力分析離散成有限元計(jì)算模型，這一過(guò)程實(shí)際上是把一個(gè)真實(shí)模型簡(jiǎn)化為一個(gè)理想模型，采用的基本假設(shè)條件如下：

（1）忽略模型的局部缺陷以及不均勻等特點(diǎn)，不考慮由于焊接不完整等因素而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)間斷問(wèn)題，即分析中采用的模型連續(xù)性能的均勻模型；

（2）綁扎橋的側(cè)向受力特別小，且對(duì)稱，因此在綁扎橋受力分析中忽略側(cè)向力。

（3）綁扎橋通過(guò)螺栓與船艙連接，可以簡(jiǎn)化為綁扎橋與船艙簡(jiǎn)支連接。

綁扎橋優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1力學(xué)模型

綁扎橋主要受集裝箱對(duì)其斜拉力的作用，斜拉力的大小與方向與很多因素有關(guān)，譬如風(fēng)速、浪高、船體傾斜度等。在本項(xiàng)目中，我們只分析極限受力狀況下，綁扎橋受力變形狀況。單根綁扎載荷按230KN加載，綁扎橋極限受力狀況詳見(jiàn)圖1。

圖1綁扎橋受力示意圖

綁扎橋拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)上述力學(xué)模型，基于ANSYS建立了綁扎橋的拓?fù)鋬?yōu)化分析模型，拓?fù)鋬?yōu)化的目標(biāo)是尋找承受單載荷或多載荷的物體的最佳材料分配方案。這種方案在拓?fù)鋬?yōu)化中表現(xiàn)為“最大剛度”設(shè)計(jì)。綁扎橋拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)流程如圖:2所示：

圖2拓?fù)鋬?yōu)化示意圖

綁扎橋參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

基于ANSYS建立了綁扎橋的拓?fù)鋬?yōu)化分析模型，對(duì)綁扎橋參數(shù)優(yōu)化分析。ANSYS參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)如圖3所示，首先建立初始有限元模型，然后求解，形成參數(shù)化結(jié)果、定義參數(shù)化變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù)，然后ANSYS自動(dòng)搜尋設(shè)計(jì)域，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)綁扎橋進(jìn)行優(yōu)化分析，設(shè)計(jì)變量為角度、跨距、板厚等變量，約束邊界條件為綁扎橋內(nèi)應(yīng)力不超過(guò)材料屈服應(yīng)力，位移滿足綁扎橋最小位移要求，目標(biāo)函數(shù)為質(zhì)量最小，經(jīng)過(guò)ANSYS參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終綁扎橋設(shè)計(jì)如圖3所示：

圖3ANSYS參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程圖

圖4綁扎橋參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的有限元模型

小結(jié)

基于ANSYS拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)和參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)綁扎橋進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。進(jìn)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的綁扎橋，無(wú)論是在強(qiáng)度上（綁扎橋應(yīng)力小于鋼材屈服應(yīng)力），還是在剛度上（綁扎橋位移小于限制位移），均滿足要求，且鋼材總用量減少了近10%，取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

篇（8）

中圖分類號(hào)：TH122文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

引言

如前所述，在船舶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中能用到的變量都有好幾個(gè)限定條件，多個(gè)限定條件使得優(yōu)化結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)一些問(wèn)題，為解決相關(guān)問(wèn)題應(yīng)選用有效的離散變量。在船舶結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)中，主要參考現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及工程的一些特征作為其未來(lái)的發(fā)展方向或前景。綜觀以往研究，國(guó)外更加注重開(kāi)發(fā)優(yōu)化算法，在規(guī)范設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)以及專家經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)用方面有所忽視。機(jī)械 工程在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用減少了用戶的計(jì)算量以及對(duì)經(jīng)驗(yàn)和機(jī)械 的需求，很大程度上提高了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的水平。

基本原理介紹

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中機(jī)械 工程的應(yīng)用

作為一種工程理論，機(jī)械 工程實(shí)現(xiàn)了機(jī)械 在不同領(lǐng)域的多重使用，它以將在相關(guān)領(lǐng)域長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得到的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嵌入新型軟件為核心，通過(guò)推理和邏輯分析達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目的。

對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，要求在條件限制下，設(shè)計(jì)一組包含數(shù)學(xué)函數(shù)以及其變量等參考數(shù)據(jù)，以便滿足目標(biāo)最優(yōu)化。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用機(jī)械 工程能夠幫助用戶在最初目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)項(xiàng)設(shè)計(jì)，以求在參數(shù)的不斷變化中找到最佳設(shè)計(jì)方案。

機(jī)械 工程的關(guān)鍵在于其對(duì)機(jī)械 的表示、獲取和推理。實(shí)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用機(jī)械 工程要能夠利用技術(shù)獲取機(jī)械 ，然后能夠?qū)⑺脵C(jī)械 按某種形式轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，最后在遇到具體問(wèn)題時(shí)充分利用存儲(chǔ)庫(kù)中的機(jī)械 加以解決。

建立機(jī)械 庫(kù)

作為機(jī)械 的集合，機(jī)械 庫(kù)中儲(chǔ)存了大量的案例、規(guī)則和積累的經(jīng)驗(yàn)。在機(jī)械 庫(kù)建立過(guò)程中，首先要對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)以及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整理劃分，將相關(guān)機(jī)械 按某種類別加以劃分，最后整理出針對(duì)不同問(wèn)題的解決對(duì)策，并將其存入數(shù)據(jù)庫(kù)，作為機(jī)械 儲(chǔ)備。在獲取機(jī)械 時(shí)可以根據(jù)不同情況采用不同的方法，既可以向相關(guān)行業(yè)專家咨詢，也可以查閱文獻(xiàn)，不斷進(jìn)行歸類整理。機(jī)械 庫(kù)的建立就是要為用戶解決問(wèn)題、利用機(jī)械 提供有效的渠道。

相關(guān)概念的界定

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理、是否符合制定的標(biāo)準(zhǔn)，需要我們通過(guò)一定的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則和公式來(lái)進(jìn)行檢查。以下是對(duì)相關(guān)概念的界定：

表格設(shè)計(jì)。其用來(lái)表示不同產(chǎn)品的不同性能，由于產(chǎn)品的大小、形狀各不相同，因此將產(chǎn)品的各種特性編制成表格更能清晰的反應(yīng)出來(lái)，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

規(guī)則設(shè)計(jì)。其主要指活動(dòng)中各項(xiàng)具體規(guī)則的制定。

檢查設(shè)計(jì)。通過(guò)該設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的快速判斷。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程與策略

流程設(shè)計(jì)

船舶體積龐大，在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)用到相關(guān)離散變量，諸如板材的樣式、厚度、寬度等。這些變量學(xué)科關(guān)聯(lián)度高、對(duì)設(shè)計(jì)的要求高、需要設(shè)定的限定條件也多，這使得設(shè)計(jì)中多峰性以及非線性問(wèn)題嚴(yán)重。因此，在該設(shè)計(jì)中需要大量的計(jì)算以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，這樣耗費(fèi)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。在將機(jī)械 工程引入以后，有效的解決了這些問(wèn)題，在機(jī)械 庫(kù)中構(gòu)建并存儲(chǔ)有關(guān)船舶設(shè)計(jì)的專家經(jīng)驗(yàn)、規(guī)范要求以及相關(guān)數(shù)據(jù)使得模型設(shè)計(jì)與參數(shù)實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換。

專家指出船舶支架中的約束條件較為保守，只有滿足限定條件才能達(dá)到較好的設(shè)計(jì)效果。對(duì)于有些結(jié)構(gòu)較小的部件，由于其占據(jù)船舶重量的比例較小，對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)生較小的影響，因此再設(shè)計(jì)時(shí)可將其作為已經(jīng)變量，重點(diǎn)放在對(duì)傳播者橫踢影響較大的部件上，這樣能夠大大提高效率，縮短設(shè)計(jì)的時(shí)間。

（二）策略設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)船舶橫艙結(jié)構(gòu)時(shí)除了需要用到離散變量以外，會(huì)用到隨機(jī)變量。由于在該設(shè)計(jì)中用到標(biāo)準(zhǔn)化的材料，因此要在機(jī)械 庫(kù)中選擇標(biāo)準(zhǔn)材料；對(duì)于水平與垂直材料的焊接，應(yīng)該選擇隨機(jī)變量來(lái)衡量材料的厚度和高度；在依據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)船舶橫艙進(jìn)行設(shè)計(jì)以后，很容易發(fā)現(xiàn)其中的限定條件多為限制橫艙材料的厚度；剖面模數(shù)主要限制垂直材料；除此之外，板材的高度和厚度也要形成一定比例。在設(shè)計(jì)過(guò)程中還要充分考慮局部設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，材料厚度設(shè)計(jì)要結(jié)合機(jī)械 庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行。

在具體設(shè)計(jì)中，可以將船舶橫艙的高度以及寬度設(shè)定為已知參數(shù)，依據(jù)機(jī)械 庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)其賦值。變量主要是指在設(shè)計(jì)時(shí)能變動(dòng)的參數(shù)，變動(dòng)的所有數(shù)值將會(huì)有具體的方案與之相對(duì)。因此在設(shè)計(jì)時(shí)要使板材的參數(shù)與表格設(shè)計(jì)中的參數(shù)相對(duì)，分別對(duì)厚度、高度、寬度設(shè)置參數(shù)。限定條件的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)剖面模數(shù)的限制以及材料和工藝穩(wěn)定性的限制。設(shè)計(jì)中也需要注意公式以及模型的編寫(xiě)，這時(shí)機(jī)械 庫(kù)的作用尤為明顯。借助機(jī)械 庫(kù)中儲(chǔ)存的規(guī)則、公式進(jìn)行結(jié)構(gòu)規(guī)劃，能夠有效的避免公式的重復(fù)編寫(xiě)，減小了計(jì)算量，同時(shí)保護(hù)了企業(yè)的資產(chǎn)。

通過(guò)建立數(shù)據(jù)和限定條件、選取相關(guān)的模型，將會(huì)實(shí)現(xiàn)機(jī)械 理論向數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)變。優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)以減輕船舶重量，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)。同時(shí)該設(shè)計(jì)也豐富了機(jī)械 庫(kù)中經(jīng)驗(yàn)的積累，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械 和資源的有效共享。機(jī)械 工程在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，在更大程度上提升了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械 工程在船舶設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，有效的解決了許多設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題或難題。同時(shí)，數(shù)據(jù)與限定條件的建立以及模型的選取，真正實(shí)現(xiàn)了機(jī)械 理論向數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)變。在優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，船舶的重量在不斷減小，生產(chǎn)的投入也在不斷降低，而經(jīng)濟(jì)效益與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)卻在日益提高，可以說(shuō)有效實(shí)現(xiàn)了機(jī)械 與資源的共享。所以，我們一定要積極推動(dòng)機(jī)械 工程在船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用，爭(zhēng)取取得更好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳金峰,楊和振,馬寧,王德禹.機(jī)械 工程應(yīng)用于船舶局部構(gòu)件智能化設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)造船.2010（04）.

[2]朱穌驥,顧學(xué)康,胡嘉.遺傳算法的改進(jìn)及其在超大型油舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用[J].船舶力學(xué).2010（01）.

篇（9）

中圖分類號(hào)：U661.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Analysis on the Influence of Propeller Back on Ship Performance

ZHENG Yan Ling

（Foshan Nanhai Zhufeng Shipbuilding Co.，Ltd. Foshan 528244）

Abstract： by testing result verification， this paper discusses the influence of propeller back on the ship speed， vibration and noise. Think to optimize the ship performance has a positive role.

Key words： propeller back； ship speed； vibration； noise；

1 引 言

螺旋槳在設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般會(huì)充分考慮船型特點(diǎn)、主機(jī)功率等要素進(jìn)行分析估算，而螺旋槳的位置則需考慮與船體尾部型線的配合，保持一定的間隙。在充分考慮各種設(shè)計(jì)要素的情況下，為保證足夠的間隙，螺旋槳的位置盡量往船后方向移會(huì)對(duì)船舶性能產(chǎn)生什么樣的影響呢？我們通過(guò)修理一艘裝載量150 t的沿海貨船來(lái)探討這個(gè)問(wèn)題。

2 實(shí)船驗(yàn)證

進(jìn)廠修理的150 t沿海貨船為單機(jī)單槳，航速11 kn。該船因航行時(shí)打彎了尾軸而進(jìn)廠更換尾軸，船東提出能否解決船體尾部的振動(dòng)噪音問(wèn)題。該船由于出廠時(shí)先天不足，航行時(shí)尾部振動(dòng)明顯，噪音每隔一段時(shí)間會(huì)明顯增大。在此之前，同一批船的另一艘嘗試由原來(lái)的3葉槳更換為4葉槳，下水后通過(guò)航行試驗(yàn)，振動(dòng)明顯減小，但航速下降至9 kn。

在不更換螺旋槳的情況下，我們嘗試將螺旋槳往后移。經(jīng)過(guò)方案論證，尾軸線夾角不變，尾軸加長(zhǎng)100 mm，螺旋槳沿尾軸線往后移，與舵系保持適當(dāng)距離，螺旋槳槳葉與船底板的距離增大。軸系改造完成后進(jìn)行下水試驗(yàn)，結(jié)果振動(dòng)明顯減小，異常噪音消失，航速增加至12.5 kn。

隨后，我們將這種方法應(yīng)用到此類型新造的船舶上，進(jìn)一步論證螺旋槳后移對(duì)船舶性能的影響。

2012年建造的一艘100 t漁政船，總長(zhǎng)33 m，單層連續(xù)甲板，主船體為鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)，上層建筑為鋁合金焊接結(jié)構(gòu)，傾斜船尾、方尾、圓舭線型，采用雙主機(jī)、雙槳，近海航區(qū)，螺旋槳為日本 MAU型的4葉槳，試航航速是16.8 kn，船舶各項(xiàng)性能優(yōu)越，無(wú)明顯振動(dòng)，無(wú)異常噪音。2013年按照相同圖紙?jiān)俳ㄔ煲凰?，我們?duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將螺旋槳后移170 mm，如圖1、圖2。

船舶建造完成下水試驗(yàn)，與母型船各項(xiàng)性能對(duì)比見(jiàn)表1。

兩船在相同的水道進(jìn)行航行試驗(yàn)，試驗(yàn)當(dāng)天的天氣及海況相差不大，試驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)化設(shè)計(jì)船航速稍有增加，螺旋槳對(duì)應(yīng)的舵機(jī)艙噪聲有所減小。從以上的實(shí)船驗(yàn)證結(jié)果來(lái)看，螺旋槳位置往船后方向移對(duì)船舶的航速、振動(dòng)及噪音均有一定的改善。

3 理論分析

我們從理論上分析一下螺旋槳定位后移對(duì)船舶的影響。

3.1 有效推力增大

螺旋槳在船后工作時(shí)，由于它的抽吸作用，使槳盤(pán)前方的水流速度增大，根據(jù)伯努利定理，水流速度增大壓力必然下降，故在螺旋槳吸水作用處及整個(gè)區(qū)域內(nèi)壓力都要降低，導(dǎo)致船體壓阻力增加，這個(gè)由螺旋槳在船后工作時(shí)所引起的船體附加阻力稱為阻力增額R。若螺旋槳發(fā)出的推力為T(mén)，則其中一部份用于克服船的阻力R（不帶螺旋槳的阻力），而另一部分則為克服阻力增額R，則有T=R+R，其中有效推力為（T-R）。螺旋槳槳葉與船體間的相對(duì)位置增大，增額阻力R減小，則螺旋槳有效推力（T-R）增加，有效推力增加則航速增大。

3.2 激振力減小

由于螺旋槳在不均勻的船尾伴流場(chǎng)中運(yùn)轉(zhuǎn)，必將產(chǎn)生激振力，在螺旋槳振源中以螺旋槳誘導(dǎo)的脈動(dòng)壓力，即表面力為最主要因素。螺旋槳的安裝，需考慮與船體尾部型線的配合，保持足夠的間隙，避免產(chǎn)生過(guò)大的激振力。通常情況下，槳葉和船體間隙不得小于船級(jí)社規(guī)范的要求。

按照挪威船級(jí)社對(duì)脈動(dòng)壓力測(cè)量數(shù)據(jù)指出，與船體表面壓力緊密有關(guān)的因素有伴流場(chǎng)、葉梢至船體的間隙、螺旋槳設(shè)計(jì)狀況和尾吃水等。表面力與葉梢至船體的間隙成反比，葉梢至船體的間隙越大，表面力越小，產(chǎn)生的激振力越小。激振力的減小可減輕船舶振動(dòng)，降低噪音。

4 應(yīng)用

當(dāng)然，螺旋槳后移是有一定局限性的。首先后移會(huì)加長(zhǎng)尾軸的長(zhǎng)度，對(duì)軸的強(qiáng)度有一定的影響，要滿足軸的強(qiáng)度要求，不能無(wú)限加長(zhǎng)，只能作局部調(diào)整；其次，螺旋槳與舵系的距離既要保證舵機(jī)在艙內(nèi)的運(yùn)作，也要保證在維修時(shí)部件有足夠的距離拆卸。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)船驗(yàn)證的方式探討了螺旋槳后移對(duì)船舶的影響。這種方式對(duì)船舶航速、振動(dòng)及噪音有積極的影響，雖然使用上有一定的局限性，但可以作為一種優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用在船舶的修理建造上。

參考文獻(xiàn)

篇（10）

中圖分類號(hào)：U662.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-7973（2016）01-0063-02

我國(guó)的內(nèi)河流與眾多，由于各個(gè)內(nèi)河流域的航道水文條件都不盡相同，因此，其船舶的航行速度也不同。但是，內(nèi)河流域的淺水航道因?yàn)樽陨淼乃奶攸c(diǎn)，對(duì)船舶推動(dòng)裝置的要求就更高，如果船舶在航行中遇到天氣條件不好的狀況，那么航道的航行條件就更復(fù)雜。由于內(nèi)河淺水航道的水文特點(diǎn)，因此，其中的航行船舶體積都比較小，因此，在進(jìn)行船舶推動(dòng)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，要從船舶的整體方面進(jìn)行考慮。

1內(nèi)河淺水航道航行船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)的意義

隨著我國(guó)船舶制造業(yè)的快速發(fā)展，內(nèi)河淺水航道的航行速度也在不斷提高，但是，由于內(nèi)河淺水航道具有內(nèi)河河道寬度不夠，水面和河底距離較短的特點(diǎn)，因此，內(nèi)河航道經(jīng)常會(huì)發(fā)生船舶淺水現(xiàn)象。在內(nèi)河淺水航道的某些區(qū)域，甚至?xí)l(fā)生船舶及其損害事故，基于這些原因，進(jìn)行內(nèi)河航道航行船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)，就顯得非常重要。以額爾古納河到恩和哈達(dá)之間的內(nèi)和淺水航道為例，這個(gè)航道全長(zhǎng)950km，航道中水深最淺處為0.6m，屬于航道類型中的Ⅵ級(jí)航道，因此，對(duì)于這個(gè)航道的維護(hù)、疏浚等管理工作，水運(yùn)部門(mén)已經(jīng)購(gòu)置了多艘船舶進(jìn)行工作，并且購(gòu)置、建造了航道維護(hù)工程船舶，利用這些工程船舶來(lái)進(jìn)行航道作業(yè)。但是，在內(nèi)河淺水航道航行時(shí)，船舶的拖輪會(huì)受到航道條件的嚴(yán)重影響，影響船舶的航行速度，因此，對(duì)內(nèi)河淺水航道航行的船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)意義非常重大。

2內(nèi)河淺水航道航行船舶動(dòng)力裝置運(yùn)行狀況

內(nèi)河淺水航道的一些航行區(qū)域的自然水位、泥沙等情況對(duì)航行不利，要求船舶在航行過(guò)程中對(duì)航行條件有較好的適應(yīng)能力，能夠在內(nèi)河淺水航道航行中實(shí)現(xiàn)自由移動(dòng)、拖帶、拖拽等目的。

2.1輔助作業(yè)船動(dòng)力裝置運(yùn)行現(xiàn)狀

內(nèi)河淺水航道的輔助作業(yè)船在吃水1.0m的情況下，船舶能夠獲得最大的推動(dòng)力，在這一情況下航行速度最快。船舶的排水量在1000t左右時(shí)，其拖帶的排水量也為1000t左右，我們最常見(jiàn)的就是挖沙船。內(nèi)河淺水航道的輔助作業(yè)船舶在托在浮船塢或者駁船調(diào)遣等機(jī)器進(jìn)行運(yùn)輸工作時(shí)，在吃水0.7m的情況下，可以通過(guò)港內(nèi)作業(yè)實(shí)現(xiàn)排水的目的，排水量大約在120t左右，這種輔助作業(yè)船有工作船、空駁船等，這些船舶可以進(jìn)行內(nèi)移作業(yè)，實(shí)現(xiàn)船舶的運(yùn)行目的。

2.2拖帶船動(dòng)力推進(jìn)裝置運(yùn)行現(xiàn)狀

內(nèi)河淺水航道的拖帶船的航速被定為6km/h，這種船舶是內(nèi)河淺水航道航行船舶中較為經(jīng)濟(jì)的一種，通過(guò)對(duì)這種船舶的阻力計(jì)算，它在運(yùn)行過(guò)程中的總功率在320kw至360kw之間，因此，我們可以推算出船舶在進(jìn)行自由航行時(shí)的航速可以大于18km/h。以額爾古納航道為例，它的全里程為949km，所以，拖帶船在吃水0.9m情況下，能夠持續(xù)航行1000km，這種船舶在額爾古納航道中的自持力為7天。如果在吃水0.7m的情況下，進(jìn)行港內(nèi)作業(yè)，它能夠持續(xù)航行500km，自持力為3天。

2.3船舶的動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)要求

內(nèi)河淺水航道航行船舶的動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)要求，要根據(jù)具體的內(nèi)河航道來(lái)分析，主要的考慮因素包括船舶結(jié)構(gòu)，機(jī)電設(shè)備，排水量、穩(wěn)定性、人員數(shù)量空間等因素。

3內(nèi)河淺水航道航行船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)

3.1船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置種螺旋槳的功率消耗計(jì)算

對(duì)于船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置種螺旋槳的功率消耗計(jì)算方法，主要有以下幾個(gè)步驟：①先對(duì)螺旋槳的直徑進(jìn)行限定，限定值為1200mm；②對(duì)船舶航速進(jìn)行確定，確定航速為13.0kn；③在系柱推力總共為26t時(shí)，船舶的航速就為4kn，這種情況下的船舶排水量為305t；④這時(shí)就可以計(jì)算出船舶螺旋槳的軸功率高于276kW。

3.2船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)的考慮要素

根據(jù)內(nèi)河淺水航道的維護(hù)特點(diǎn)，要求巷道的維護(hù)疏浚船舶數(shù)量不要太多，一艘船舶對(duì)航道的維護(hù)疏浚效果最好，所以為了實(shí)現(xiàn)航道維護(hù)疏浚工作目的，要采用大型的耙吸挖泥船。目前，超大型耙吸挖泥船一般都在14萬(wàn)畝以上，這樣的船舶船長(zhǎng)一般為150m到210m之間，吃水情況一般維持在10.3m到16m之間，因此這種船舶的體積較大，因此，船舶得到動(dòng)力推進(jìn)裝置對(duì)船舶本身的操縱性的影響非常大，所以推力推進(jìn)裝置在大型的耙吸挖泥船上的運(yùn)用非常重要，是對(duì)船舶作業(yè)的影響非常大。而一般在0.5萬(wàn)畝到13萬(wàn)畝之間的耙吸挖泥船，它的體積和和疏浚性能等方面都比較良好，適合長(zhǎng)時(shí)間在內(nèi)河淺水航道中航行、作業(yè)。下表是典型耙吸挖泥船的主要數(shù)據(jù)和各種影響因素：

3.3內(nèi)河淺水航道船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置的設(shè)計(jì)功率

篇（11）

中圖分類號(hào)：U667.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Optimized Structural Design Of Anchor Bed for 64000DWT Bulk Carrier

HE Maohua，ZHOU Jiannan

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited， Guangzhou 511462 ）

Abstract： This paper introduces the optimized structural design of anchor bed for 64000DWT bulk carrier. This new design improves the environment and efficiency for construction of anchor bed and reduces the construction cost.

Key words： 64000DWT； Anchor Bed； Optimized Structural Design

1 前言

64 000 DWT綠色節(jié)能環(huán)保型散貨船為我司目前在建的主力系列船型，該船型不僅要求設(shè)備動(dòng)力節(jié)能環(huán)保，而且要求在整個(gè)建造過(guò)程中盡量做到省時(shí)省力，為此在設(shè)計(jì)過(guò)程中做了大量的優(yōu)化工作。就船體結(jié)構(gòu)而言，通過(guò)首制船的建造，發(fā)現(xiàn)該系列船的錨臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工難度大、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此在后續(xù)船將錨臺(tái)結(jié)構(gòu)做優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到提高施工效率、節(jié)省施工成本的目的。

2 初始設(shè)計(jì)方案存在的問(wèn)題

如圖1、圖2所示，錨臺(tái)結(jié)構(gòu)主要由錨臺(tái)面板、錨臺(tái)外側(cè)板及內(nèi)部肘板三部分組成。目前設(shè)計(jì)所采用的施工方案為：先將錨臺(tái)面板、錨臺(tái)外側(cè)板、內(nèi)部肘板組裝成整體的錨臺(tái)結(jié)構(gòu)，然后整體定位上船體與船體外板和錨鏈筒焊接。由于整個(gè)錨臺(tái)結(jié)構(gòu)往船體外板上扣，這樣就形成了一個(gè)密閉的空間，（這里加了一個(gè)字，看不出是什么字）圖1中“***”標(biāo)注位置的焊縫將無(wú)法施焊，我們采取的施工方案是將兩塊錨臺(tái)外側(cè)板緩裝，先讓施工人員進(jìn)入到錨臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接施工，最后通過(guò)增加鋼襯墊焊接緩裝的外側(cè)板，如圖3所示。

這種錨臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及施工方案雖然也能完成錨臺(tái)的施工建造，但是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，施工人員的施工環(huán)境較差，施工質(zhì)量得不到保證，因此該錨臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步優(yōu)化。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

原設(shè)計(jì)方案存在的主要問(wèn)題在于錨臺(tái)結(jié)構(gòu)內(nèi)部肘板與船體外板及錨鏈筒之間的焊接不容易施焊，因此必須主要考慮改進(jìn)內(nèi)部的肘板形式，新的錨臺(tái)結(jié)構(gòu)形式如圖4、圖5所示。

該優(yōu)化設(shè)計(jì)方案主要是將錨臺(tái)內(nèi)部肘板一分為二，相應(yīng)的錨臺(tái)安裝方案優(yōu)化為：首先將船體外板和錨鏈筒之間的肘板（即圖4中4、12相似位置的肘板）定位安裝焊接，然后將錨臺(tái)外側(cè)板、錨臺(tái)面板及上述兩者之間的肘板（即圖4中5、13相似位置的肘板）作為整體制作成錨臺(tái)結(jié)構(gòu)，最后將該整體結(jié)構(gòu)往船體外板上扣，此時(shí)僅圖4中節(jié)點(diǎn)1錨臺(tái)外側(cè)板與船體外板之間的焊縫需要實(shí)施單面焊，具體焊接節(jié)點(diǎn)如圖6所示。通過(guò)此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工優(yōu)化方案后，施工人員不必再進(jìn)入到錨臺(tái)內(nèi)部狹小的施工空間作業(yè)，改善了施工環(huán)境，節(jié)省了大量工時(shí)，同時(shí)也能保證施工質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)設(shè)計(jì)及審圖單位的確認(rèn)，此錨臺(tái)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化形式滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，同時(shí)也征得了船東的同意。優(yōu)化后的設(shè)計(jì)施工方案大大提高了生產(chǎn)效率，改善了作業(yè)人員的施工環(huán)境，對(duì)于系列船的建造更新具有深遠(yuǎn)的意義，同時(shí)該優(yōu)化結(jié)構(gòu)也可以用于類似船型的錨臺(tái)設(shè)計(jì)，具有很好的通用性。

參考文獻(xiàn)

[1]何琴琴，李傳靜.錨臺(tái)、錨鏈筒及錨唇安裝精度控制工藝[JJ.廣東造