【正文】 G} 設(shè)計(jì)算法A設(shè)計(jì)算法A為針對(duì)某一設(shè)計(jì)模型SKG，根據(jù)要求和約束(Ramp。C)以及知識(shí)庫(kù)中與本領(lǐng)域的專家知識(shí)，在模型庫(kù)中搜索與其匹配的設(shè)計(jì)對(duì)象，創(chuàng)建該設(shè)計(jì)對(duì)象的一個(gè)實(shí)例Oi并將其添加到設(shè)計(jì)模型SKG中，若無(wú)匹配的設(shè)計(jì)對(duì)象，則基于知識(shí)推理創(chuàng)建一個(gè)新的滿足要求的對(duì)象。評(píng)價(jià)算法還對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)測(cè)試，對(duì)不滿足要求和約束部分進(jìn)行修改。 要求和約束R amp。 C在產(chǎn)品需求建模輔助工具系統(tǒng)［7］的輔助下，通過(guò)對(duì)當(dāng)前設(shè)計(jì)模型需求信息的獲取、拓展和分析所得到的要求和約束Ramp。C；對(duì)設(shè)計(jì)模型的要求、存在的條件以及其重要性的權(quán)重。最后形成一系列的功能需求{}。 設(shè)計(jì)實(shí)體對(duì)象E0設(shè)計(jì)實(shí)體對(duì)象E0i與要求與約束中的Ri相匹配。它包括功能實(shí)體對(duì)象或結(jié)構(gòu)實(shí)體對(duì)象。對(duì)于功能實(shí)體對(duì)象，其本身是一設(shè)計(jì)模型S，該模型的構(gòu)成將遞歸調(diào)用圖3的模型算法。遞歸結(jié)束的條件是當(dāng)所得的實(shí)體對(duì)象是結(jié)構(gòu)對(duì)象，隱含其中的功能分解算法為FBS方法。功能實(shí)體對(duì)象的遞歸求解可以并行。 設(shè)計(jì)關(guān)系對(duì)象R0設(shè)計(jì)關(guān)系對(duì)象R0的構(gòu)成為：構(gòu)成該關(guān)系的設(shè)計(jì)實(shí)體對(duì)象中的相關(guān)屬性為設(shè)計(jì)關(guān)系對(duì)象的屬性，它的方法為屬性間相互約束關(guān)系，包括［8］(1)等式約束：工程中大量的計(jì)算公式，如：(2)限制約束：對(duì)一些設(shè)主變量的某種限制，如噪聲級(jí)的限定范圍。(3)函數(shù)約束：面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫(kù)中的操作函數(shù)，如標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中選型函數(shù)。(4)規(guī)則約束：用于表達(dá)工程設(shè)計(jì)中的一些經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)。對(duì)于設(shè)計(jì)關(guān)系對(duì)象則不進(jìn)行遞歸求解調(diào)用，其本身構(gòu)成評(píng)判層，主要作用為在遞歸回溯時(shí)，對(duì)解進(jìn)行測(cè)試和評(píng)判。在其中某一層得到存在設(shè)計(jì)關(guān)系對(duì)象的兩個(gè)或幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體對(duì)象的解后，由該設(shè)計(jì)關(guān)系對(duì)象出發(fā)，測(cè)試各個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體對(duì)象的解是否滿足設(shè)計(jì)關(guān)系對(duì)象中的約束關(guān)系，如不滿足則對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象的解進(jìn)行調(diào)整。設(shè)計(jì)關(guān)系對(duì)象構(gòu)成的評(píng)判層與評(píng)價(jià)規(guī)劃(E)及要求與約束(Ramp。C)構(gòu)成的評(píng)判層不同，后者的作用是對(duì)設(shè)計(jì)模型的整體性能的評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)關(guān)系對(duì)象的作用則是設(shè)計(jì)模型內(nèi)部各個(gè)組成模塊間協(xié)調(diào)性、一致性的評(píng)價(jià)。 與后續(xù)設(shè)計(jì)的接口原理方案設(shè)計(jì)的后續(xù)步驟為詳細(xì)設(shè)計(jì)，即確定各個(gè)零件或組件的形狀、尺寸、材料要素，進(jìn)而得到各個(gè)零件的詳細(xì)描述，同時(shí)還需確定各個(gè)組件(零件)間的關(guān)系，當(dāng)某一組件(零件)的涉及其他組件(零件)的要素變動(dòng)時(shí)，能將此變動(dòng)擴(kuò)展到各個(gè)零件［9］。與原理方案設(shè)計(jì)層相對(duì)應(yīng)，詳細(xì)設(shè)計(jì)層的產(chǎn)品可由裝配實(shí)體對(duì)象和裝配關(guān)系對(duì)象來(lái)描述。從本文所給出的原理方案模型出發(fā)，可建立設(shè)計(jì)實(shí)體對(duì)象與裝配實(shí)體對(duì)象、設(shè)計(jì)關(guān)系對(duì)象和裝配關(guān)系對(duì)象的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換關(guān)系。因此本文所給出的原理方案模型具有較好的擴(kuò)展性。從以上分析可見，本原理方案設(shè)計(jì)模型考慮了設(shè)計(jì)中各種因素互相影響和相互獨(dú)立的特點(diǎn)，以及工程設(shè)計(jì)中大量存在的問(wèn)題求解策略的調(diào)整概念，即先產(chǎn)生一個(gè)不費(fèi)事的有錯(cuò)誤的解，然后再修改它，使它逐步與精確解逼近(實(shí)踐證明這種做法一般比堅(jiān)持要求第一個(gè)解就完全沒有缺陷的做法有效得多)，融合了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想和逐步求精模型閉環(huán)設(shè)計(jì)思想，使泵設(shè)計(jì)的自身特點(diǎn)對(duì)其原理方案設(shè)計(jì)模型所提出的兩個(gè)要求得到滿足。同時(shí)利用本模型進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以進(jìn)行并行求解，提高求解效率，并可與后續(xù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)較好地銜接。4 泵原理方案設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例基于上述的原理方案設(shè)計(jì)模型，將該模型應(yīng)用于具體的水泵原理方案設(shè)計(jì)，得到其部分設(shè)計(jì)流程如圖4所示。設(shè)計(jì)流程說(shuō)明如下：(1)確定設(shè)計(jì)要求并將其抽象化，得到泵設(shè)計(jì)的本質(zhì)：通過(guò)一定的手段增加流體的機(jī)械能(動(dòng)能、勢(shì)能)或壓力能［10］。(2)以泵的設(shè)計(jì)模型為當(dāng)前設(shè)計(jì)模型S。確定其第一層的設(shè)計(jì)對(duì)象組成。即各個(gè)功能實(shí)體對(duì)象組成及功能關(guān)系對(duì)象。設(shè)不存在已有對(duì)象，則需創(chuàng)建一系列新的對(duì)象。用FBS方法對(duì)功能進(jìn)行分解。從物料流的觀點(diǎn)出發(fā)，泵的物料流為流體(液體)，由泵的設(shè)計(jì)要求可得到其核心功能為流體接收能量，此功能的完成可由幾個(gè)子行為來(lái)完成：導(dǎo)入流體，提供流體接收能量的空間(容納)，流體接收能量(能量傳遞)，導(dǎo)出流體(導(dǎo)出)。從能量流的觀點(diǎn)出發(fā)，泵的核心功能將能量傳遞給流體，其可由調(diào)節(jié)輸入能量的大小、將輸入能量轉(zhuǎn)換為能量傳遞中所需的能量形式和能量傳遞給流體及能量隨流體導(dǎo)出四個(gè)子行為來(lái)完成。從信息流的觀點(diǎn)出發(fā)，主要功能為調(diào)節(jié)和控制設(shè)定的要求與得到的結(jié)果的一致性。測(cè)量輸出量、比較設(shè)定值與測(cè)量值、調(diào)節(jié)和控制等行為可完成信息流所需功能。最后還需一個(gè)輔助功能模塊即連結(jié)與支撐。各功能對(duì)象之間的關(guān)系如圖5所示。圖3 泵原理方案設(shè)計(jì)流程(部分)圖4 泵原理方案設(shè)計(jì)流程(部分)(3)以各個(gè)設(shè)計(jì)功能對(duì)象為設(shè)計(jì)模S，進(jìn)行第二層設(shè)計(jì)，在條件滿足的情況下(如“能量轉(zhuǎn)換”的求解需要“能量傳遞”求解結(jié)果)可以并行進(jìn)行設(shè)計(jì)。以“能量傳遞”為例，針對(duì)該功能，從模型庫(kù)中搜尋可能的作用原理對(duì)象。如果模型庫(kù)中存在相應(yīng)的作用原理對(duì)象，則生成該原理對(duì)象的一個(gè)實(shí)例加入到當(dāng)前的設(shè)計(jì)模型S中。否則由知識(shí)庫(kù)中的專家知識(shí)推理得到可能的作用原理對(duì)象。由此可得張力、離心力、升力、電磁力等原理對(duì)象。設(shè)計(jì)者根據(jù)各個(gè)原理對(duì)象的特性，從自身的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)選擇比較適合的一個(gè)到幾個(gè)原理對(duì)象進(jìn)入下一層設(shè)計(jì)。圖5 泵功能分解及結(jié)構(gòu)(4)假設(shè)所選擇的作用原理對(duì)象為升力，則以升力原理為當(dāng)前設(shè)計(jì)模型S，搜索模型庫(kù)得到與其對(duì)應(yīng)的原理結(jié)構(gòu)模型：軸流式葉輪原型。(5)對(duì)所得的軸流式葉輪原型進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果逐層修改求精。(6)對(duì)其它功能實(shí)體進(jìn)行類似的求解。(7)協(xié)調(diào)各個(gè)功能的原理結(jié)構(gòu)解之間的關(guān)系，如圖4所示中為能量轉(zhuǎn)換的原理解與能量傳遞的原理解之間的制約關(guān)系，通過(guò)協(xié)同求精確定各個(gè)功能實(shí)體的結(jié)構(gòu)解。(8)總體評(píng)價(jià)。從總的要求和約束Ramp。C，以及評(píng)價(jià)規(guī)劃出發(fā)，最終確定原理解。很明顯，以上給出例子所得出的原理解不是唯一的，根據(jù)模型庫(kù)和知識(shí)庫(kù)中等構(gòu)成的不同，設(shè)計(jì)者給出的判斷不同，得到的解是不一樣的。本應(yīng)用實(shí)例說(shuō)明，利用前面給出的模型進(jìn)行泵的原理方案設(shè)計(jì)是可行的，基本滿足了泵設(shè)計(jì)的要求和特點(diǎn)。同時(shí)從模型本身框架和從實(shí)際應(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn)模型具有以下特點(diǎn)：(1)可操作性。本模型泵設(shè)計(jì)的本身特點(diǎn)出發(fā)，并與現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法模型相結(jié)合而成。該模型有效地應(yīng)用于實(shí)例中，表明本模型具有相當(dāng)?shù)目刹僮餍浴?2)可重用性。面向?qū)ο蟮慕Ｋ枷胧沟玫降母鱾€(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象可以在不同的產(chǎn)品中應(yīng)用。如實(shí)例中得到的能量轉(zhuǎn)換的功能對(duì)象實(shí)現(xiàn)后，其結(jié)果列入模型庫(kù)，在下一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，它將作為已有對(duì)象被檢索，實(shí)現(xiàn)重用性。(3)可交換性。各個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象不是獨(dú)一無(wú)二的，每一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)可以有不同的設(shè)計(jì)模型來(lái)完成。如能量傳遞的解就可能有張力、離心力、升力、電磁力等幾種通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)能量傳遞的原理對(duì)象，為設(shè)計(jì)提供了多種選擇。5 結(jié)論泵的原理方案設(shè)計(jì)模型涉及到設(shè)計(jì)方法學(xué)和泵本身的許多專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。以原理方案設(shè)計(jì)本身來(lái)說(shuō)，現(xiàn)正處于起步和發(fā)展階段，是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)中的熱點(diǎn)和前沿問(wèn)題。原理方案設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中創(chuàng)新設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，已成為國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的共識(shí)。本文只是在這一方面進(jìn)行了初步研究，并得到以下結(jié)論：(1)為了提高泵產(chǎn)品的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，有必要利用先進(jìn)的CAD產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)方法，建立泵原理設(shè)計(jì)方案模型。(2)泵設(shè)計(jì)的自身特點(diǎn)要求泵原理方案設(shè)計(jì)模型滿足兩個(gè)要求：(a)是一個(gè)逐步求精的閉環(huán)系統(tǒng)；(b)是一個(gè)滿足模塊化的面向?qū)ο蟮哪Ｐ汀?3)本文提出的模型基本滿足了泵原理方案設(shè)計(jì)模型中兩個(gè)要求并具有可操作性、可重用性、可交換性等特點(diǎn)。附錄B 外文文獻(xiàn)The centrifugal pump uses when the adjustment way and the energy consume the analysisThe centrifugal pump is widely applies in the chemical industry industrial system one kind of general fluid machinery. It has the performance adaptation scope broad (including current capacity, discharge head and to transports medium nature slightly patibility), the volume, the structure simple, the operation easy, the operating cost low status many merits. Usually, chooses the centrifugal pump the current capacity, the discharge head possibly to be able to request with the pipeline in not to be inconsistent, or because the production task, the technological requirement changes, this time all requests to the pump to carry on the flow control, the essence is changes the centrifugal pump the operating point. The centrifugal pump operating point is decides together by the pump characteristic curve and the circuitry characteristic curve, therefore, changes any characteristic curve all to be possible to achieve the flow control the present, the centrifugal pump flow control way mainly has the regulating valve to control, the speed change control as well as the pump and, the series adjustment and so each kind of adjustment way principle is different, besides has own good and bad points, creates the energy loss is dissimilar, in order to seek the flow control way which best, the energy consumption is smallest, most conserves energy, must understand the centrifugal pump prehensively between the flow control way and the energy consumption relations.1st, the pump flow control fundamental mode change pipeline characteristic curve Change centrifugal pump current capacity simple method is exports the valve using the pump the opening to control, its essence is changes the pipeline characteristic curve the position to change the pump the operating point. change centrifugal pump characteristic curve Basis proportionality law and the cutting law, change the pump the rotational speed, the change pump structure (for example cutting impeller outer diameter law and so on) two methods both can change the centrifugal pump the characteristic curve, thus achieved the adjustment current capacity (simultaneously changes discharge head) regarding the pump which already works, changes the pump structure the method not too conveniently, and because changed the pump structure, reduced the pump versatility, although it facilitates [1] in certain time adjustment current capacity economy, also very little uses in the only analyzes changes the centrifugal pump the rotational speed adjustment current capacity from Figure 1, when the change pump rotational speed adjustment current capacity drops from Q1 to Q2, the pump rotational speed (or electrical machinery rotational speed) drops from n1 to n2