376 优化设计方法-内容与流程

376 优化设计方法-内容与流程

 背景

在装置设计研究、药物活性成分提取工艺研究、物料冷冻干燥或热泵干燥工艺研究、食品速冻工艺研究等方面，都需要进行参数优化。

优化的目的是不但能使装置或过程能运行，而且要运行好。

以制冷装置优化设计为例，不但要输出要求的制冷量，还要制冷系数高，能耗低，成本低，体积小等。

以热泵干燥工艺优化为例，不但要把湿物料中水分干燥至要求含量，而且要干燥速度快，物料干燥质量好，物料干燥能耗低等。

在装置或过程的模拟分析和实验研究中，优化设计都是获得高价值成果的重要手段。

内容与流程

优化设计的基本内容和流程通常如下（各流程环节后续专文展开）。

优化目标分析。优化的目的是使装置或过程的一个或几个性能更好，如制冷装置的制冷系数，药物提取过程的活性成分提取率等，选择哪些指标作为优化目标，如果多个目标之间相互矛盾如何处理。

优化参数分析。影响优化目标的因素很多，如何对多个因素进行分析，确定其中的关键影响参数。

优化模型构建。这是优化设计的核心环节，如何根据模拟数据、实验数据、机理分析等方法，建立优化性能指标与关键影响因素之间的数学方程。

优化模型求解。优化模型可能是非线性多元方程或更复杂的模型，如何应用数值或解析方法获得方程解或模型解。

优化结果分析。优化模型得出的数学解可能有多个，如何根据课题实际物理背景进行优选，如何掌握性能指标随影响参数的变化灵敏度，如何利用三维图等形式展示优化结果，如何应用优化结果指导装置和过程的研究实践。

优化技术发展。包括新的模型函数、新的模型形式、机器学习和智能化函数优选、新的求解算法、求解结果智能识别、新型效果展示图及其自动生成、通用或专用优化软件、优化模型与装置或过程控制模型集成等。