免费看男阳茎进女阳道视频

                        24小時論文定制熱線

                        咨詢電話

                        熱門畢設:土木工程工程造價橋梁工程計算機javaasp機械機械手夾具單片機工廠供電采礦工程
                        您當前的位置:論文定制 > 畢業設計論文 >
                        快速導航
                        畢業論文定制
                        關于我們
                        我們是一家專業提供高質量代做畢業設計的網站。2002年成立至今為眾多客戶提供大量畢業設計、論文定制等服務,贏得眾多客戶好評,因為專注,所以專業。寫作老師大部分由全國211/958等高校的博士及碩士生設計,執筆,目前已為5000余位客戶解決了論文寫作的難題。 秉承以用戶為中心,為用戶創造價值的理念,我站擁有無縫對接的售后服務體系,代做畢業設計完成后有專業的老師進行一對一修改與完善,對有答辯需求的同學進行一對一的輔導,為你順利畢業保駕護航
                        代做畢業設計
                        常見問題

                        CFETR設計軟件集成平臺的研發與優化

                        添加時間:2020/08/17 來源:中國科技技術大學 作者:王伸吉
                        CFETR設計軟件集成平臺由物理設計軟件平臺和工程設計軟件平臺組成,井通過主程序實現二者間的數據交換和集成。
                        以下為本篇論文正文:

                        摘要

                          中國聚變工程實驗堆(China Fusion Engincering Testing Reactor, CFETR)作為中國的下一代聚變裝置目前已基本完成概念設計,其第- 階段目標是實現:

                         。1) 50-200MW的聚變功率: (2) 燃燒等離子體穩態運行占空比0.3-0.s; (3)TBR>I以實現燃料自持循環。CFETR 涉及復雜的系統結構,各組件存在密切的約束關系和數據交換。CFETR設計軟件集成平臺目前正在研發中,其目的是實現聚變裝置設計工作在同一平臺上開展,實現平臺數據交換和文檔管理,提高裝置設計的有效性和自治性。

                          CFETR設計軟件集成平臺由物理設計軟件平臺和工程設計軟件平臺組成,井通過主程序實現二者間的數據交換和集成。主程序負責建立總體設計流程和全局優化策略,為各設計工作提供統- 的操作界面和數摒接口,集成材料數據庫、判據數據庫為各模塊提供統-的材料, 判據數據。

                          本論文主要研究工作包括:

                          1.使用Java編程語言完成了CFETR設計軟件集成平臺的主程序開發:采用AWT和swing類庫完成了主程序的圖形用戶界面編程,根據AWT委派式事件處理機制將主程序各節點流程動作編制于GUI組件的事件偵聽器函數體中,實現了主程序中各節點動作的自動化。主程序負責模塊間的數據交互:

                         。1)定義了各模塊輸入輸出文件格式和保存路徑: (2)指定了TXT文件和EXCEL文件作為數據載體: (3) 利用Java 提供的IO類以及自編的EXCEL讀寫類實現了平臺數據的定位。讀取和修改: (4) 采用Samba服務器實現了Windows操作系統下工程平臺和Linux操作系統F物理平臺的數據通信。

                          2.主程序負責工程設計平臺各模塊以及物理設計平臺的集成,具體包括: (1)向各模塊提供統-的圖形用戶界面,根據用戶不同操作觸發系統不同響應:

                         。2)執行CMD批處理俞令或OPTIMUS序列文件調用各模塊工作流程:(3)接收用戶自定義輸入、在上游模塊輸出文件中讀取所需參數、查詢材料數據庫形成模塊材料卡,最終生成各模塊輸入文件和控制文件: (4)壹詢判擱數據庫獲取判據信息,并依此對各模塊輸出結果進行判斷,確定流程跳轉,形成全局迭代優化策略: (5) 在GUI界面中展示相應輸出或分析報告,向用戶反饋。

                          3.采用關系型數據庫管理軟件MySQL進行數據庫開發,利用JDBC方法和相應驅動建立主程序同各數據庫的數據鏈接,采用結構化查詢語盲(SQL 語旬)對數據庫進行查詢和修改,參考ITER內部部件材料屬性信息初步完成材料數據庫數據內容,參考ASME和ITER分析判據初步完成判據數據庫內容,井據此提供統一的材料屬性和判據。

                          4. 完成CFETR文檔管理系統的升級,對輸入輸出文件進行統- -管理。 并由。

                          key-files模塊實現關鍵文件的版本控制。解決傳統分散設計模式中的諸多問題。

                          5.主程序直接調用各模塊OPTIMUS流程或各計算軟件,操作各模塊輸入、輸出文件,對各模塊輸出結果進行判斷,換言之,通過主程序的直接參與,建立了磁體、中子學、包層、偏濾器、真空室等模塊間的數據交互方式和模塊間迭代流程,將工程平臺各模塊直接集成到系統設計平臺中。

                          6. CFETR 設計軟件工程平臺各模塊開發中使用OPTIMUS軟件的過程建立功能搭建了內部自動化工作流程:根據不同模塊的設計參數使用了二階全因子。

                          三階全因子、田口法和拉丁超立方等DOE方法進行了試驗設計,分析了各模塊輸入參數和輸出結果的關系:在DOE分析結果的基礎上擬合出各模塊流程的響應面模型:采用差分進化和自適應差分進化等算法進行全局優化目標搜索,為設計軟件集成平臺提供了數值優化功能。

                          本文最后以真空室模塊在CFETR設計軟件集成甲臺上詳細的設計、分析和優化流程為例,對CFETR系統軟件平臺進行了功能性驗證

                          關鍵詞:中國聚變工程實驗堆,設計軟件集成平臺,流程,框架,數據庫,數據交互,優化

                        abstract

                          China fusion engineering testing reactor (cfetr), as the next generation fusion device in China, has basically completed the conceptual design

                         。1) The fusion power of 50-200mw: (2) the duty cycle of combustion plasma is 0.3-0. S; (3) tbr > I to realize fuel self-sustaining cycle. Cfetr involves complex system structure, and each component has close constraint relationship and data exchange. Cfetr design software integration platform is currently under development. Its purpose is to implement fusion device design work on the same platform, realize platform data exchange and document management, and improve the effectiveness and autonomy of device design.

                          Cfetr design software integration platform is composed of physical design software platform and engineering design software platform. Data exchange and integration between them are realized through the main program. The main program is responsible for establishing the overall design process and global optimization strategy, providing unified operation interface and data interface for each design work, integrating material database and criterion database to provide unified material and criterion data for each module.

                          The main research work of this paper includes: 1

                          1. The main program development of cfetr design software integration platform is completed by using java programming language: AWT and swing class library are used to complete the graphical user interface programming of the main program. According to the AWT delegated event processing mechanism, the process actions of each node in the main program are programmed in the event listener function body of GUI component, which realizes the automation of each node action in the main program. The main program is responsible for data interaction between modules

                         。1) The input and output file format and saving path of each module are defined: (2) TXT file and excel file are specified as data carriers; (3) IO class provided by Java and self compiled excel read-write class are used to realize the positioning of platform data. Read and modify: (4) Samba server is used to realize data communication between engineering platform under Windows operating system and physical platform of Linux operating system f.

                          2. The main program is responsible for the integration of various modules of the engineering design platform and the physical design platform, including: (1) providing a unified graphical user interface to each module, triggering different responses of the system according to different user operations

                         。2) Execute the order of CMD batch processing or Optimus sequence file to call the workflow of each module: (3) receive user-defined input, read the required parameters from the upstream module output file, query the material database to form the module material card, and finally generate the input file and control file of each module (4) One query judgment database obtains the criterion information, and judges the output results of each module according to this, determines the process jump, and forms the global iterative optimization strategy: (5) display the corresponding output or analysis report in GUI interface, and feed back to the user.

                          3. The relational database management software MySQL is used to develop the database, JDBC method and corresponding driver are used to establish the data link between the main program and each database, and the structured query language blindness (SQL) is used According to the analysis criteria of ASME and ITER, a unified material property and criterion is provided.

                          4. Upgrade the cfetr document management system and manage the input and output files. And by.

                          Key files module realizes version control of key files. Solve many problems in traditional decentralized design mode.

                          5. The main program directly calls the Optimus process or calculation software of each module, operates the input and output files of each module, and judges the output results of each module. In other words, through the direct participation of the main program, the data interaction mode and the iterative process among modules such as magnet, neutronics, cladding, pertor and vacuum chamber are established, and each module of the engineering platform is directly integrated into the System design platform.

                          6. In the development of each module of cfetr design software engineering platform, the Optimus software process is used to establish the function, and the internal Automation Workflow is built: the second-order full factor is used according to the design parameters of different modules.

                          Three order full factor, Taguchi method, Latin hypercube and other DOE methods were designed, and the relationship between input parameters and output results of each module was analyzed. Based on the DOE analysis results, the response surface model of each module process was fitted; the global optimization objective search was carried out by using differential evolution and adaptive differential evolution algorithms, which provided numerical optimization function for the design of software integration platform Yes.

                          Finally, taking the detailed design, analysis and optimization process of vacuum chamber module on cfetr design software integration platform as an example, the functional verification of cfetr system software platform is carried out

                          Key words: China fusion engineering experimental reactor, design software integration platform, process, framework, database, data interaction, optimization

                        目錄

                          第1章緒論

                          1.1 引言

                          能源短缺和傳統化石能源使用過程中帶來的環境污染是當今世界范圍內各國發展的兩大關鍵問題。我國經濟高速發展,是全球第二大能源消費國,國內能源資源不足,同時前期的粗放發展使生態環境遭受了一定程度的破壞,開發清潔、高效和安全的能源方式是我國發展的重要議題。相比于裂變核能,聚變能資源更為豐富、質能密度高、無高放射性廢物排放、環境友好,是未來的理想新能源,同時也是目前看來最有可能解決人類長久能源問題的可行途徑之一。

                          幾種基本的核聚變反應方程式如下叫:

                          理論上質子~硼反應是最為先進的核聚變反應,沒有中子產生,不存在中子輻照對材料的影響,同時產生能量體現為帶電氫粒子的動能,可由電磁手段約柬并直接轉化為電能。但由于質子-確反應要求最為苛刻,難以實現。如圖1.1所示: D.T聚變由于其反應截面在1-100kev范圍內遠大于其他聚變反應,是目前實現核聚變的首選。

                          氘(D)氚(T)聚變反應方程式中的氘來源于海水,而氚可出中子和鋰的反應得以增殖,該反應式的原料在地球上極為豐富。同時,反應產物是氦和中子:中子可被包層吸收以增殖氚:氨沒有放射性,其能量沉積于等離子體中用于實現自加熱。D-T聚變能的產生過程不排放溫室氣體,不污染環境,沒有裂變堆產生高放射性廢物的問題,聚變中子對聚變堆結構材料的活化也是小量,只產生短壽命放射性產物。聚變堆具有固有安全性,更沒有裂變堆臨界事故或放射性物質泄漏等問題。由于其安全、高效、資源豐富和環境友好,D-T 聚變。

                          得到了世界范園內的廣泛關注和研究。

                          目前國際上聚變能源科學研究主要包括磁約束聚變和慣性約束聚變,磁約束聚變內部也包含托卡馬克、Z箍縮、仿星器、磁鏡等多個研究途徑。上世紀九十年代磁約束聚變在國際三大托卡馬克裝置(TFTR, JET, JT-60)上取得較大突破,包括:實現聚變功率>16MW,等效功率增益因子Q>1等2,磁約束聚變能的科學可行性在托卡馬克裝置上得到驗證,表明托卡馬克類型裝置是最有可能首先獲取聚變能的途徑。

                          由于聚變堆涉及到復雜的物理和工程設計,研發成本高,研發難度大,研發周期長,各國均意識到獨自發展核聚變能的困難,于是歐盟、俄羅斯、美國、中國、日本、韓國和印度七國合力發起了目前全球規模最大的國際科研合作項目: ITER計劃(國際熱核聚變實驗堆計劃)。該項目覆蓋全球- -半人口,涵蓋了全世界主要的科技發達國家,是全人類對托卡馬克類型磁約柬裝置途徑獲取聚變能源的重要嘗試,它將演示聚變裝置的能量增益以及堆系統建設等重要問題,對磁約束聚變能的研究、發展具有深遠意義。

                          ITER是國際聚變界在托卡馬克裝置類型的磁約束途徑上開發核聚變能的重要嘗試,其累積的工程設計建造經驗和建成后的物理實驗對最終建立聚變電站獲取聚變能源具有重要意義,但ITER還遠未達到示范堆(DEMO 堆)的水平,它沒有考慮增殖包層,無法實現燃料(氚)自持燃燒,同時運行因子(DutyCycle)僅為4%,無法示范聚變堆的長時穩態運行。為此,各參與國在積極完成ITER計劃任務的同時,均制定了各自在ITER之后的聚變示范能源堆(DEMO堆)發展規劃。目前我國在完成ITER采購包方面已經走在前列,同時國內聚變研究也正在迅速發展,在總結EAST、HL-2A 等國內主要聚變裝置物理實驗進展和工程設計經驗的基礎上,提出了中國聚變工程實驗堆(China FusinEngineering Test Ractor, CFETR)概念,目前其總體概念設計已取得進展。

                          1.2 CFETR概述

                          ITER由于運行占空比(duty cycle)僅為4%,中子產量不足,無法驗證材料輻照性能,同時在包層方面僅考慮了屏蔽包層和TBM( Testing Blanket Module,包層測試模塊),未考慮增殖包層,無法實現氚自持,因此距離DEMO堆(示范堆)還有較大距離。隨著ITER工程進度的推進,多個國家提出了自己的磁約束聚變DEMO發展計劃,如表1.1所示:

                          由上表可見,各國均將超導托卡馬克作為磁約束聚變研究的主力堆型,輔以仿星器作為備選,聚變功率也大都在3GW左右水平,基本達到商業堆需求。

                          但DEMO同ITER相比,較大的參數提升也帶來物理和工程上的巨大挑戰,各項關鍵技術均具有較大不確定性。

                          作為中國的下--代聚變裝置計劃,中國聚變工程實驗堆CFETR目前已基本完成概念設計,正逐步進入工程概念設計及關鍵技術預研階段。CFETR第-階段目標是實現: 50-200MW 的聚變功率: TBR (Tritium Breeding Ratio,氚增值比)大于1以實現燃料自持循環:燃燒等離子體運行時間占空比0.3-0.51"其主要參數如表1.2.圖1.2所示: .


                          CFETR主機裝置布局如圖1.2所示"2].

                          CFETR聚變堆設計由多個子系統組成,包括:

                         。1) 反應堆總體設計:

                         。2)工程 總體管理及標準:

                         。3)聚變堆物理和技術: .

                         。4)加熱、 電流驅動:

                         。5)診斷及CODAC;

                         。6)總體結構和真空室、 真空系統、冷屏、杜瓦;

                         。7)超導磁體和低溫:

                         。8)內部部件(包層、偏濾器等);

                         。9)電源、 水冷系統;

                         。10)遙控安裝及維護;

                         。11)燃料循環及處理;

                         。12)輻射防護及安全:

                         。13) RAMI分析。

                          由上所述,CFETR聚變堆設計由大量子系統設計模塊構成:堆芯等離子體優化設計面臨復雜的物理情景,工程設計、分析涉及到復雜的聚變裝置系統結構,在堆芯參數優化設計同裝置主機工程設計存在大量數據往復的同時,還必須處理各部件模塊間復雜的空間干涉和其他約束。在目前分散的設計模式下主要存在以下問題:

                         。1)效率低:各模塊的設計流程均由設計人員各自分散完成。

                         。2)數據交互能力低:模塊間交互主要由設計人員討論完成。

                         。3)自治性: 各模塊采用的判據信息可能不協調。

                         。4)-致性: 各模塊采用的材料屬性信息可能不一致。

                         。5)輸入、 輸出數據文件版本無法控制,系統級迭代缺失。

                          CFETR系統設計軟件集成平臺的研發可較好地解決總體設計過程中存在的上述困難和問題。通過系統軟件實現設計流程的自動化可大幅提高CFETR設計效率;系統軟件集成平臺向各設計子模塊提供統- -的材料 屬性和判據信息可確?傮w設計的一-致性和自治性:通過制定標準化的軟件接口調用各物理、工程模塊軟件進行相應計算,可涵蓋真實設計過程中的多種細節因素;通過軟件優化策略的制定可實現設計模塊內部的優化,通過模塊間迭代流程的開發還可實現系統全局優化;將主要設計模塊納入統-的系統設計平臺可實現對各設計模塊輸入輸出文件的版本控制:通過升級文檔管理系統實現統- -的模型管 理和載荷傳遞,對運算結果文件進行統- -管理, 可有效克服傳統分散設計模式的弊端。

                          1.3國際上系統設計軟件開發概述

                          系統集成設計軟件(System Code)作為聚變堆裝置集成設計中的重要平臺性工具,為集成設計過程提供統-的計算、 設計策略,提供適當簡化的方法來模擬并實現各部件設計的集成[3].由于其重要作用和眾多優點,System Code得到了國際聚變裝置設計團隊的廣泛重視。經過二十余年的發展,各國開發了不同級別與集成內容的軟件來提高設計效率和保證集成設計的自治:有的專注于堆芯物理計算:有的注重部件傳熱性能計算;有的能進行緊急事故下的安全性評估:還有的能計算裝置的造價,對系統經濟性進行評估;包括ITER組織也開發了一些集成軟件(利用達索平臺)。各集成化軟件在有力促進相應設計工作開展的同時,也促便system code在世界范圍內獲得了長足的發展。

                          堆系統級的聚變裝置集成設計軟件只有少數磁約束聚變研究強國進行了開發,包括:由美 國FEDC開發的Tokamak System Code (TSC)、法國CEA開發的SYCOMORE、英國卡拉姆聚變中心使用的PROCESS,以下分別概要介紹這三套典型的系統集成軟件以討論systemcode在世界范圍內的研究發展現狀。

                          1.3.1 Tokamak System Code (TSC)

                          Tokamak System Code是由美國橡樹林國家實驗室(Oak Ridge National Lab,TN, USA)聚變工程設計中心( Fusion Engineering Design Center)在1985年前后開發的系統集成軟件。在設計人員選定輸入的等離子體參數和裝置工程目標后,TSC可以計算該托卡馬克裝置的幾何結構和相應性能參數,并可對裝置的整體造價進行評估[141.TSC的運行就如同一個函數:輸入是等離子體和工程參數, .

                          輸出是托卡馬克裝置的結構、性能和造價。由于該系統軟件設計之初的目的是模擬tokamak實驗裝置而非聚變堆,故整套軟件沒有包含發電模塊和增殖包層模塊,沒有考慮聚變能轉換為包層熱能再產生電能的過程,也不包含D-T燃料自持循環過程。

                          TSC的優勢之-是采用了模塊化的結構,托卡馬克裝置中的各個主要部件均作為獨立的子程序集成于整個代碼框架中,因而能實現對tokamak各主要部件(系統)的獨立建模。模塊化框架最大的好處是在維持子模塊同其他模塊接口不變的情況下(保持輸入和輸出內容及結構不變),可以很方便地對某- - 單獨模塊進行修改、更新或升級而無需調整主程序及其他模塊。TSC系統由20個獨立模塊組成,其工作流程如圖1.3所示。

                          由于模塊間交互較少,且工程設計模塊基本停留在簡化的零維模擬階段,用戶對于TSC的所有輸入均保存在單-的文件中,且均采用格式化的列表予以記錄、保存,模塊之間的數據傳輸由聲明的公共模塊完成,輸入數據的一致性得到保證。托卡馬克裝置的設計過程中,一般確定等離子體大小半徑、內部歐姆加熱螺線管以及TP線圈位置等參數后, tokamak裝置幾何參數也就得以確定。

                          在某些輸入參數組合下,主機和等離子體中心線之間無法提供充足的徑向尺寸以放置必需的部件,一- 旦發生空間干涉,TSC 系統會報錯,并終止系統軟件的運行。

                          TSC系統使用300余個輸入變量使得用戶能較清楚地描述tokamak系統主要部件,TSC部署在Cray超級計算機的NMFECC系統上,其執行過程包含: .

                         。1)準備TSC執行本地文件存儲空間;

                         。2)準備TSC輸入文件:

                         。3)執行TSC主體程序;

                         。4)打印輸出:

                         。5)清除本地文件區域。

                          TSC各模塊執行內容及輸出如表1.3所示("4]:

                          1.3.2 SYCOMORE

                          2004年左右,歐盟開始實施EU-ITM( European Integrated Tokamak ModellingTask Force,歐洲托卡馬克集成建模項目)建立- -個集成的建?蚣芤岳谕锌R克設計工作的開展。它定義了標準化的數據格式和一致性的物理對 象/變量,開發了多語言的通信數據庫,利用開源的科學工作流引擎開普勒(Kepler) 建立了自動化工作流,并基于Fortran/C++語言開發了界面友好的Kepler組件。

                          2011年前后,法國原子能中心(CEA)在EU-ITM的基礎。上開發了SYCOMORE (System Code for Modeling Reactor,反應堆建模集成設計軟件),該系統軟件的設計目標是實現歐洲tokamak示范堆設計的模塊化集成['5].它采用的平臺可以實現分布式計算和并行計算,能將較為復雜的模型集成到系統設計軟件平臺中。

                          SYCOMORE系統包含:

                         。1)等離子體設計模塊: HELIOS程序;(2)刮削層/偏濾器模塊: SOLDIV 程序,包括TOKAM-3X, JOREK,SOLEDGE2D-EIRENE, PFCFlux等;(3)增殖和屏蔽包層模塊:

                         。4)環向磁場和CS磁體;(5)功率轉換模塊等。

                          SYCOMORE也采用了模塊化的方式組織整個系統設計軟件,其運算邏輯流程如圖1.4所示。

                          2011年SYCOMORE首個軟件框架已應用于計算裝置徑向分布:于2012年進行了計算驗證,添加了功率轉換模塊; 2013年CEA加大了對SYCOMORE的支持力度,后續增添了氚循環,造價估算,估算瞬態放電過程等模塊。

                          1.3.3 PROCESS

                          PROCESS由英國卡拉姆聚變中心(Culham Centre for Fusion Energy)開發并使用,它由早期的幾個系統設計軟件發展而來,其中最主要的來源是由美國。

                          橡樹嶺國家實驗室開發的TETRA (Tokamak Engineering Test Reactor Analysis)及其銜生程序STORAC (Spherical Torus Reactor Analysis Code)。 PROCESS對聚變堆各子系統考慮較為全面,除了等離子物理,還考慮了泵系統,建筑和成本,熱電轉換等模塊。系統對各子模塊模型在盡量與目前理論和實驗結果相符合的基礎上作了適量簡化以利于優化計算的開展,作為一個聚變堆系統設計軟件,PROCESS可以根據輸入的條件計算出自治的聚變堆總體參數。

                          PROCESS框架采用的數學計算程序均來源于許多成熟的開源程序庫,它可以針對多種常見的聚變堆裝置類型進行計算,包括托卡馬克、仿星器6、慣性約束等,其中針對常規環徑比托卡馬克的計算能力最為完善。PROCESS具有兩種計算模式:非優化模式(non-optimization mode)和優化模式(optimizationmode),它們分別的計算流程如圖1.5-1, 1.5-2所示1].


                          1.4國內system code發展現狀

                          國內system code研發也取得了-定進展。例如,中科院等離子體研究所與美國通用原子能(GA)合作開發的模型集成框架IMFIT項目,集成、發展了已有的平衡、輸運方面相關程序,為DIII-D和EAST裝置提供等離子體性能的預測模擬實驗分析平臺。但目前來說,IMFIT 僅針對的是DII-D和EAST兩個裝置,同時其子程序也主要針對芯部等離子體的計算,不考慮工程設計平臺及物理和工程設計之間的交互。因此要設計全新的、反應堆級別的裝置(CFETR),需要開發專門的、更為完整考慮聚變堆設計各個方面的框架平臺,國內尚沒有發展能達到上述要求的系統設計軟件集成平臺。

                          1.5 CFETR system code概述

                          在廣泛消化吸收世界范圍內system code開發經驗和技術的基礎上, CFETR設計軟件團隊開始了CFETR system code的研發工作,研發CFETR設計軟件的集成系統,對CFETR物理優化計算過程中涉及到的堆芯物理計算程序,部件工程設計、分析中用到的CAD/CAE軟件,以及適當的簡化運算程序(如零維程序)等進行系統地總體集成,并搭建與之配套的軟件環境和硬件平臺。

                          CFETR的設計工作涉及復雜的系統結構,同時包含多個模塊(物理平臺與工程平臺,工程平臺各模塊之間)的數據交互,構成了非常復雜的約束關系。

                          研發CFETR system code的目的就是要通過建立統-的設計軟件集成平臺, 集成各模塊設計過程,建立系統設計的工作流程,實現各子模塊間的自動化數據交互,制定局部及全局的優化策略,提高設計效率,保證聚變裝置總體設計的一致性和 自治性需求。

                          1.6本文研究內容和意義

                          在CFETR設計軟件集成平臺研發中,筆者主要負貴總體設計軟件集成以及平臺構建,是從總體上設計和實現平臺的集成目標,本文討論的重點將包括平臺主程序的研發,物理平臺、工程平臺同系統平臺的集成,平臺總體工作流程的確立和實現,以及各模塊間的數據交互和迭代流程。具體包括:

                          第二章,CFETR system code平臺設計方案,總體上確定設計軟件集成平臺的結構,確定主程序、工程模塊、物理平臺的功能,制定各部分的集成方案。

                          第三章, OPTIMUS軟件的過程建立功能在模塊內部流程開發中得到了大量應用,同時該軟件中的試驗設計、建立響應面和數值優化算法等特性為CFETR設計軟件集成平臺補充了重要的功能。

                          第四章,主程序開發,主要討論CFETR設計軟件集成平臺主程序的研發工作,包含各模塊界面的GUI編程,組件動作編制與實現等內容。

                          第五章,重點討論平臺數據庫的開發與集成,包括數據庫的建立、主程序和數據庫的鏈接、各數據庫的需求和功能、數據來源等內容。

                          第六章,工程平臺集成開發,重點討論了工程平臺各模塊同設計軟件集成平臺主程序的集成,包括確立工程平臺總體框架,建立各模塊工作流程,實現各模塊間的數據交互。

                          第七章,以真空室模塊在CFETR system code平臺上詳細的設計、分析、優化流程為例,對CFETR設計軟件集成平臺進行了功能性驗證。

                          本文研究工作的意義是:確立了CFETR設計軟件集成平臺的總體方案,開發了平臺主程序,實現了平臺數據文件管理和各模塊數據交互,集成了材料數據庫和判據數據庫,實現了CFETR設計軟件集成平臺主體結構和功能,確保了聚變裝置設計過程的有效性和自治性,并為平臺各模塊提供了一定的數值優化功能。

                          1.7本章總結

                        聚變能是未來解決能源問題的最終歸宿,鑒于聚變能的科學可行性已在托卡馬克類型裝置上得到驗證,磁約柬聚變在全球范圍得到了大力發展。在國際熱核聚變實驗堆(ITER) 計劃之后,中國的下一代聚變裝置CFETR也已進入工程概念設計階段。

                          由于CFETR結構復雜,物理設計和工程設計之間以及各工程部件模塊之間存在著密切、復雜的約束。在目前傳統分散的,主要由設計人員各自執行的總體設計過程中存在著設計效率低,自治性和一致性無法保證,優化策略單- -等問題,我國急需發展完整的系統設計軟件集成平臺來解決上述總體設計中存在的問題。

                          系統設計軟件(system code)作為聚變堆裝置設計中重要的平臺性工具, .

                          在全球范圍內得到了各聚變裝置設計團隊的廣泛重視和大力發展,本章概要介紹了三套最具代表性的系統設計軟件: TSC、SYCOMORE、PROCESS,闡述了它們各自的特點和主體工作流程,介紹了它們主要的模塊構成,這些調研對CFETR設計軟件集成平臺的開發和主體框架建設具有重要參考價值。

                          CFETR設計軟件集成平臺正處于開發進展中,其目的是實現聚變堆設計工作在同一平臺 上開展,實現平臺數據交換和文檔管理,提高裝置設計的有效性和自治性。

                          第2章CFETR System Code設計方案
                          2.1系統框架
                          2.2主程序(集成平臺)
                          2.2.1主要功能
                          2.2.2開發語言
                          2.2.3開發環境

                          2.3物理設計平臺
                          2.3.2多維程序
                          2.3.3物理平臺與系統平臺集成
                          2.4工程設計平臺
                          2.4.1研究內容
                          2.4.2模塊內流程
                          2.4.3全局工作
                          2.4.4工程平臺同系統平臺集成
                          2.5數據庫
                          2.6模塊化結構

                          2.7數據交互
                          2.7.1 Data Carrier.
                          2.7.2 I/0操作
                          2.7.3文件同步
                          2.74跨平臺數據交互
                          2.8硬件及響應時間
                          2.8.2響應時間
                          2.9本章總結

                          第3章OPTIMUS.
                          3.1 OPTIMUS概述
                          3.2過程建立
                          3.3實驗設計
                          3.3.1全因子試驗設計
                          3.3.2田口法試驗設計
                          3.3.3拉丁超立方試驗設計

                          3.4響應面模型
                          3.4.1最小二乘法
                          3.4.2插值法
                          3.5數值優
                          3.5.1優化概述
                          3.5.2局部優化
                          3.5.3全局優化
                          3.6本章小結

                          第4章主程序開發
                          4.1 GUI概述
                          4.1.1開發語言
                          4.1.2 GUI元素
                          4.2 AWT & Swing
                          4.2.1 AWT
                          4.2.2 Swing .
                          4.2.3事件處理機制

                          4.3登陸界面
                          4.3.1界面組成
                          4.3.2界面動作
                          4.4材料數據庫界面
                          4.4.1界面組成
                          44.2界面動作
                          4.4.3模塊流程
                          4.5判據數據庫界面
                          4.5.1界面組成
                          4.5.2界面動作
                          4.5.3界面流程

                          4.6 0-D界面
                          4.7真空室界面
                          4.8 TF模塊界面
                          4.9 PF模塊界面
                          4.10中子學模塊界面
                          4.11包層模塊界面
                          4.12偏濾器模塊界面
                          4.13 Key files模塊界面
                          4.14本章小結

                          第5章數據庫集成開發
                          5.1數據庫開發
                          5.1.1數據庫概述
                          5.1.2關系型數據庫
                          5.1.3 SQL語言
                          5.1.4數據庫鏈摟
                          5.2材料數據庫
                          5.2.1需求分析
                          5.2.2元數據
                          5.2.3 數據內容

                          5.3判據數據庫
                          5.3.1需求分析
                          5.3.2元數據
                          5.4操作記錄數據庫
                          5.4.1需求分析
                          5.4.2元數據
                          5.5用戶賬戶數據庫
                          5.5.1需求分析
                          5.5.2元數據
                          5.6本章小結

                          第6章工程平臺集成開發
                          6.1工程平臺框架
                          6.2磁體模塊 .
                          6.2.1流程框架
                          6.2.2數據交互
                          6.3真空室模塊
                          6.3.1 流程框架
                          6.3.2數據交互

                          6.4 中子學模塊
                          6.4.1流程框架
                          6.4.2數據交互
                          6.5 包層模塊
                          6.5.1流程框架
                          6.5.2數據交互
                          6.6 偏濾器模塊
                          6.6.1流程框架
                          6.6.2數據交互
                          6.7本章小結

                          第7章子模塊功能驗證
                          7.1過程建立
                          7.2敏感度分析
                          7.4響應面模型
                          7.6本章總結

                        第8章總結

                          8.1全文總結

                          本文第-章首先闡述了CFETR系統設計軟件集成平臺研發的背景,在介紹了中國工程聚變實驗堆CFETR基本情況之后,討論了TSC、SYCOMORE和PROCESS等國際范圍內system code的研究現狀。

                          第二章確立了CFETR系統設計軟件平臺的總體框架:包括主程序(集成平臺),物理設計平臺和工程設計平臺,并討論了各平臺的基本功能。CFETR系統設計軟件平臺采用了模塊化的設計方案,相較于國際上其他system code,其優勢是考慮了具體的二維、三維工程設計和分析。同時為了確保CFETR systemcode的一致性和自治性, 本章內容還包括了材料數據庫、判據數據庫等主程序相關數據交互情況。

                          第三章的主要內容是CFETR sysem code 研發過程中使用到的OPTIMUS軟件的核心功能和算法,包括:通過OPTIMUS過程建立功能集成模塊內部設計流程:通過采取合理DOE類型和抽樣算法進行試驗設計:利用DOE結果建立響應面模型;調用響應面模型進行大量樣本點計算實現數值優化等。

                          開發簡單、易用、高效的主程序操作界面對集成聚變堆各模塊設計軟件,實現system code平臺功能具有重要作用,第四章中我們利用Java語言和多種開源類庫、自編工具類進行了主程序開發,初步實現了主程序GUI的開發,利用GUI組件上的偵聽器函數操作數據通信并調用商業計算軟件、構建OPTIMUS流程,基本實現了各模塊計算、分析、優化流程的自動化。

                          數據庫開發是系統設計軟件平臺數據一致性的重要保障,第五章的內容重點是system code材料數據庫、判據數據庫和用戶操作記錄數據庫等數據庫的集成嵌入和開發,分析了各數據庫的開發需求、設置了各數據庫元數據、集成了各數據庫的數據內容,建立JDBC鏈接實現了數據庫通信。

                          CFETR system code由主程序將物理設計平臺和工程設計平臺集成在一起,工程設計平臺主要負責對滿足物理設計需求的方案進行詳細工程設計和分析。

                          第六章確立了工程平臺磁體、真空室、中子學、包層和偏濾器模塊的流程框架,實現了各模塊之間的數據交互,據此搭建了工程平臺基本的設計和優化流程。

                          最后,在第七章中,本文通過一一個真空室模塊完整的設計、分析和優化流程例子進一-步闡述了CFETR system code的工作頤理和流程,對工程模塊進行了功能性驗證,包括過程建立、敏感度分析、試驗設計方案、響應面模型建立和數值優化等內容

                          8.2論文創新性

                         。1)復雜物理和工程設計軟件的集成:

                          聚變堆結構復雜、部件繁多,各子系統存在著密切的約束和數據交互,為了完整考慮聚變堆設計的主要方面,國際上主流的系統設計軟件對較難處理的詳細物理計算和工程設計基本采用了簡化的模型進行處理,比如采用零維模型模擬等離子體性能,采用一維模型對工程設計方案進行簡單評估等。相比之下CFETR system code的優勢之處是在物理、工程設計模塊中考慮了復雜的多維模型(二維或三維),使用了目前廣泛被實際應用于聚變堆設計的物理計算代碼和工程CAD/CAE軟件,具有更高的計算精度,當然也為我們的開發帶來了相應的難度。

                         。2)層次完善的優化策略:

                          以往的聚變堆優化設計主要依賴于設計人員的設計經驗,具有較大的不確定性,CFETR system code確立了三個層次的優化迭代: 1、 模塊流程搭建時依據開發人員的設計經驗將優化意圖和相應實現判據固化于模塊流程內部,實現模塊局部優化; 2、 以每個模塊流程為單位(OPTIMUS 流),通過分析模塊的輸入輸出數據,在試驗設計的結果上建立響應面模型進行數值優化,尋找各模塊的最優解,實現模塊為單位的數值優化; 3.通過主程序全局工作流的搭建和優化迭代策略的制定,實現system code平臺全局優化。

                         。3)通過搭建自動化的系統設計平臺提高了聚變堆設計工作效率,通過統-的文件管理、數據庫集成和系統數據交互方法的確立,保證了整個聚變堆設計過程的一~致性和自治性。

                          8.3結論和展望

                          基本的結論是:就CFETR設計軟件集成平臺項目目前的進展來看,已開發了主程序的基本框架,包括數據庫開發、用戶圖形界面開發、全局迭代流程開發以及軟硬件平臺的搭建。采用零維程序(GASC) 作為物理平臺和工程平臺通訊的橋梁,各模塊的數據交換以及調用邏輯也得以制定,實現了平臺全局和各模塊工作流程的集成。工程設計平臺方面,基本采用在OPTIMUS中搭建流程、試驗設計、建立響應面和數值優化設計的步驟實現了各工程模塊的集成和優化策略。

                          CFETR設計軟件集成平臺項目正在進行中,為了首先實現系統設計平臺的整體框架,我們對工程設計流程中- - 些不會對緒果造成較大影響的步驟以及過分復雜不利于集成的細節進行了適當簡化,對判據的應用也只關注了最為緊要的參數,沒有面面俱到,判據數據庫中的內容也較為簡易、粗糙。隨著項目的推進,這些問題將逐步得到改進,工程平臺的工作流程和數據交互模式將進一步完善。同時,更多的物理和工程模塊將會被集成到CFETR系統設計軟件平臺中以期更全面地考慮聚變裝置設計過程。
                         

                        致謝

                          首先我要感謝我的導師,中國科大核學院葉民友教授,他深厚的學術功底、嚴謹的工作態度以及在領導CFETR系統設計軟件項目中敏銳的洞察力使我受益良多,他對我研究過程宏觀上的把控和細節上的指導使我少走了彎路。同時我也要感謝碩士階段萬元熙院士的悉心教導。

                          感謝CFETR system code項目組的陳錫熊、毛世峰、劉旭峰、王忠偉、彭學兵、雷明準、郭勇、羅正平等老師和徐坤、張建武、朱晨、王明、劉利、徐國梁、羅志仁、徐兵兵、何富超等同學,是大家的努力讓系統設計軟件集成平臺項目得以開展并富有成效。

                          感謝1511實驗室的全體同仁,感謝院研究生部王煒、賀明楊老師。

                          感謝我的妻子,是你的陪伴為我的科研生活賦予了色彩;感謝我的父母,是你們從小的教育讓我學會嚴肅認真、實事求是地對待工作、學習和生活。

                        (如您需要查看本篇畢業設計全文,請您聯系客服索。
                         

                        相關內容
                        相關標簽:計算機畢業設計
                        好優論文定制中心主要為您提供代做畢業設計及各專業畢業論文寫作輔導服務。 網站地圖
                        所有論文、資料均源于網上的共享資源以及一些期刊雜志,所有論文僅免費供網友間相互學習交流之用,請特別注意勿做其他非法用途。
                        如有侵犯您的版權或其他有損您利益的行為,請聯系指出,論文定制中心會立即進行改正或刪除有關內容!
                        免费看男阳茎进女阳道视频