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《郑州大学》 2002年
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新型纵流壳程换热设备智能CAD技术研究与开发

耿志强  
【摘要】: 纵流壳程换热设备作为新一代节能降耗设备,具有优良的防流体诱导振动性能、传热性能好、流体流动阻力小、抗结垢能力强、使用寿命长、重量轻、节材等显著优点。 在研究纵流壳程换热设备总体结构的基础上进行进一步的系统优化,研究出了纵流壳程换热设备的新型结构,经过工业实际应用,证实新型纵流壳程换热设备的传热效率高,与传统换热设备相比,其综合指标α/Δp提高了50%左右,而设备重量减轻20%~40%,并推广应用二百多家生产单位,产生了巨大的社会和经济效益。 为了使新型纵流壳程换热设备得到快速推广,达到节能降耗、减少设备投资费用、提高设备的设计质量与设计效率、缩短新产品开发周期,摆脱工程技术人员繁重的重复劳动的目的,可以利用先进的计算机辅助设计技术来实现从工艺设计到机械设计的自动化。即只要输入必要的工艺参数,便可设计性能优异的换热设备,并能自动绘制图纸和输出有关设计资料。 智能CAD技术是计算机辅助设计发展的一个重要方向。它将人工智能理论与CAD技术相结合,使计算机具有支持人类专家的设计思维、推理决策及模拟人的思维方法与智能行为的能力,从而把设计自动化推向更高层次。 本文在分析研究新型纵流壳程换热设备的结构和功能、国内外CAD技术现状和趋势、智能CAD技术和智能CAD技术在新型纵流壳程换热设备的应用的基础上,选择了利用专家系统技术、CAD技术与换热设备设计技术,特别是与新型纵流壳程换热器的设计相结合研究开发结构合理、功能齐全、覆盖面宽、自动化程度高、安全性和可扩充性好的新型纵流壳程换热设备智能CAD系统。旨在实现热力系统换热设备从方案、工艺、机械、零部件设计到设备总图真正意义上的集成化和智能化设计,进一步提高设计的质量和效率。本文主要从以下三个方面内容进行了研究: 1.应用软件工程理论对新型纵流壳程换热设备智能CAD系统进行了总体规划。论述了智能CAD系统总体结构模型,分析了系统各模块的功能以及相互间的逻辑关系和调用规则。要求这些模块或子系统既可独立运行,又可集成运行。既能设计标准件又能在一定程度上设计出与标 郑州大学 硕士学位论文 准件类似的非标准零部件的参数化设计。系统的总体控制采用分级菜单 控制方式:一级菜单下,再启动子菜单、分级菜单等,模块间通过多级 对话框实现Windows消息控制,模块内部采用关键字控制其分支与流程。 系统的各子系统、子模块的输入采用两种方式:一种是由用户根据设计 需要输入必要的信息;另一种方式是按照系统的接日协议,从其他子系 统或于模块继承。系统的输出尽可能满足用户的多种需要,如可输出工 艺设计说明书、零件图、部件图、设备总装图等。系统的数据库尽可能 作到系统中数据共享。公共模块设计不仅考虑服务于本系统,还同时考 虑用户可作为一个通用的工具包使用。 2.采用面向对象思想和设计方法,以AutoCAD2000为开发平台,利 用人工智能语言C/C+十进行模块化设计,运用Autodesk 公司 objectARX2000的动态连接库技术,以MSVC++(MS-VisualC++6.0)为 程序编译环境对AOtOCAD2000进行二次开发。 3.采用专家系统原理和 CAD技术结合实现新型纵流壳程换热设备 智能CAD系统。论述了专家系统的理论知识以完成新型纵流壳程换热设 备智能CAD系统的分析、设计及实现:建立纵流壳程换热设备设计的知 识库模型包括基于规则和面向对象的知识表示模型,设备图形库的建立 与管理,知识获取与知识更新:论述了基于规则和实例的综合推理机制; 通过Windows的消息传递机制,将专家系统的智能推理机制与油上oCAD 的强大图形处理功能有机地结合在一起,来实现新型纵流壳程换热设备 从工艺设计、机械设计、零部件设计到设备总装图的集成化智能化CAD 系统。 论文的主要创新性工作为以下几点: 1.本文首次研究了专家系统理论和 CAD技术相结合进行新型纵流 壳程换热设备计算机辅助设计。 2.研究并建立了用于换热设备设计的知识库系统,其中包括物料的 物理性能数据库、工程常用材料数据库和零部件工业标准数据库。因此, 使程序设计和数据分离,系统具有更好的扩充性。 3.提出了适合于新型纵流壳程换热设备设计的基于规则和面向对 象的知识表示,研究并部分实现了基于规则和实例的综合推理机制。 本文得到的主要结论如下; 1.面向对象方法中对象类的继承性、多态性和重载等机制能够提高 2 2 郑州大学 硕士学位论文 1.面向对象方法中对象类的继承性、多态性和重载等机制能够提高 软件设计效率,这对于大型软件的开发尤为重要。用面向对象开发语言 C\C+十更适合建造专家系统,且开发的软件系统,具有稳定性好、可重用 性好、易维护等优点。 2.由于新型纵流壳程换热设备结构的复
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TK172

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