基于公理化设计的微流体装置的稳健优化设计

发布时间：2017-09-14 03:03

  本文关键词：基于公理化设计的微流体装置的稳健优化设计

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【摘要】：公理化设计理论不仅提供了一种自顶向下的系统化的方法来指导设计活动,而且可以用来评价设计的优劣。由于其出现时间较短,虽发展迅速,但仍有一些尚未完善的部分极大地制约了它的应用。稳健设计作为一种已经被广泛应用的工程方法,在理论本质上是符合公理化设计理论中的两条设计公理的。 详细地阐述了公理化设计理论的内容及应用范围,并在此基础上提出了以蒙特卡罗方法模拟积分的方法来计算设计的信息量,当设计参数个数较多时,此方法的效率较高。同时,该方法可以推广到功能需求和设计参数符合正态分布的设计,而多数制造系统的概率密度函数都属正态分布,因此大大扩展了信息公理的实用范围。不仅如此,该方法还可以计算设计参数个数大于功能需求个数的冗余设计的信息量,极大的方便了很多流体系统的信息量计算工作。 总结和分析了对微流体装置工作过程产生影响的各项因素,利用COMSOL有限元软件对微流体装置工作过程进行了仿真,得到的仿真数据接近实验数据。在此基础上利用田口方法对其进行稳健设计,认为界面张力、分散相物质粘度以及集中流直径等因素对其生产微球的大小及均匀度具有较大的影响,并得出最佳参数组合。
【关键词】：公理化设计 信息量 稳健设计 微流体装置 试验设计 COMSOL
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 研究背景7-8
• 1.2 稳健设计的概述8-11
• 1.2.1 稳健设计的简介8
• 1.2.2 稳健设计理论的发展8-11
• 1.3 微流体装置的研究11-12
• 1.4 研究意义12
• 1.5 论文的主要工作12-13
• 2 稳健设计和公理化设计关系分析13-26
• 2.1 稳健设计的基本理论13-17
• 2.1.1 稳健设计的基本概念13-16
• 2.1.2 稳健设计的基本原理16-17
• 2.2 公理化设计基本理论17-19
• 2.2.1 公理化设计理论的框架17-19
• 2.3 公理化设计与稳健设计理论关系分析19-24
• 2.3.1 信息量19-20
• 2.3.2 公理化设计理论与稳健设计理论关系定性分析20-21
• 2.3.3 公理化设计理论与稳健设计理论关系定量分析21-24
• 2.4 公理化设计流程24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 3 公理化设计理论中信息量的计算26-35
• 3.1 信息量计算方法的文献综述26
• 3.2 信息量26-30
• 3.2.1 信息量的定义26-27
• 3.2.2 信息量的计算27-30
• 3.3 基于蒙特卡罗方法的信息量的计算30-34
• 3.3.1 蒙特卡罗方法30
• 3.3.2 蒙特卡罗方法计算信息量30-31
• 3.3.3 基于蒙特卡罗方法的冗余设计的信息量的计算31-32
• 3.3.4 应用实例32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 微流体装置的有限元仿真35-46
• 4.1 微流体装置的设计过程35-37
• 4.1.1 基于独立公理的微流体装置的设计35-36
• 4.1.2 微流体装置的分析36-37
• 4.2 微流体装置工作过程的仿真分析37-45
• 4.2.1 微流体装置的数学模型37-38
• 4.2.2 影响微流体装置工作过程的参数38-40
• 4.2.3 COMSOL软件的介绍40-41
• 4.2.4 利用COMSOL软件分析微流体工作过程41-45
• 4.3 本章小结45-46
• 5 微流体装置的稳健设计46-56
• 5.1 试验设计46
• 5.2 稳健设计46-50
• 5.2.1 正交试验设计47-50
• 5.3 MINITAB软件介绍50-55
• 5.3.1 创建田口试验设计50-55
• 5.4 本章小结55-56
• 6 全文总结与研究展望56-58
• 6.1 全文总结56
• 6.2 创新点56-57
• 6.3 研究展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-62
• 附录62

【参考文献】

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本文编号：847483