《電磁裝置多物理場拓撲最佳化理論和數值計算方法》是依託浙江大學，由楊仕友擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：電磁裝置多物理場拓撲最佳化理論和數值計算方法
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：楊仕友
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
拓撲最佳化是結構最佳化中難度最大和最具挑戰性的課題，拓撲最佳化設計是現代創新設計領域中的重要核心技術與定量設計方法，實現電磁裝置結構最佳化更是電磁場逆問題研究孜孜以求的最終目標。然而，與其他兄弟學科比較，計算電磁學領域電磁裝置拓撲最佳化理論和數值計算方法研究仍處於起步階段。為此，申請項目進行電磁裝置多物理場拓撲最佳化理論和數值計算方法研究，重點解決：基於多相水平集方法的多物理場拓撲最佳化理論和建模方法，拓撲最佳化高維非線性數學規劃問題的最佳化準則法、自適應多尺度智慧型EAPM算法，多物理場計算的多尺度有限元－無格線混合算法等瓶頸問題；並實現典型永磁機構的拓撲最佳化設計、模型製作與實驗研究。培養電磁裝置拓撲最佳化綜合設計方面的高級專業技術人才；推動我國計算電磁學領域拓撲最佳化設計理論和計算方法的研究進程和研究水平，使之同步進入國際計算電磁學發展的先進行列。
結題摘要
拓撲最佳化是結構最佳化中難度最大和最具挑戰性的課題，拓撲最佳化設計是現代創新設計領域中的重要核心技術與定量設計方法，實現電磁裝置結構最佳化更是電磁場逆問題研究孜孜以求的最終目標。然而，與其他兄弟學科比較，計算電磁學領域電磁裝置拓撲最佳化理論和數值計算方法研究仍處於起步階段。為此，在電磁裝置多物理場拓撲最佳化理論和數值計算方法研究中，我們（1）率先將圖論的理論和算法套用於拓撲最佳化問題，提出了基於圖論理論和算法的新拓撲最佳化算法；（2）提出了一種改進的多空間尺度拓撲最佳化算法以及靈敏度計算的快速計算方法；（3）提出了兩種改進水平集拓撲最佳化算法；（4）提出了改進的ON/OFF拓撲最佳化算法；（5）提出了改進的禁忌拓撲最佳化算法；（6）改進的基因拓撲最佳化算法；（7）提出了基於SIMP和RBF相結合的拓撲最佳化方法。此外，還分別套用上述的拓撲最佳化理論和算法實現了電磁製動器和壓電能量回收裝置的多物理場拓撲最佳化設計。 集數值計算理論和方法、數學規劃、計算機科學以及工程學科於一體的結構拓撲最佳化設計一直是現代結構設計領域關注的焦點和主要的研究方向，是繼工程多目標最佳化、非確定性（魯棒）最佳化後現代設計領域面臨的又一挑戰性課題。而實現電磁裝置結構拓撲最佳化是電磁場逆問題研究孜孜以求的最終目標。已如前述，計算電磁學領域拓撲最佳化的理論和算法研究僅有15 年左右的歷史，現有研究成果還很不成熟和完善，電磁裝置拓撲最佳化電磁場逆問題的理論和數值計算方法研究剛剛起步，尚未形成統一的理論，更沒有取得成熟和適用的研究成果。故本項目的研究不僅具有重大的工程實用價值，而且更有深廣的理論意義。此外，本項目的成果對相關工程技術學科的拓撲最佳化理論和數值計算方法研究，也會產生重要的促進作用。
