基于多岛遗传算法的艉门轻量化设计

为了提高艉门结构的可靠性与经济性,本文采用多岛遗传算法对大型滚装船的艉门结构进行轻量化设计。以艉门重量最轻为目标函数,选取了4个设计变量进行自然选择,以中国船级社规范中艉门的应力、变形作为约束条件,采用有限元法进行轻量化设计。结果表明:多岛遗传算法对艉门轻量化设计有较好的适应性,算例结果的艉门重量与初始设计方案相比减少了8.3%,设计人员进行结构设计时需重点关注桁材腹板和面板尺寸。

基于多岛遗传算法的空心电抗器热磁联合优化方法

为确保空心电抗器运行过程中的性能稳定性和可靠性,降低磁滞损耗,利用多岛遗传算法开展了空心电抗器热磁联合优化方法研究。首先,建立电抗器三维流场-温度场耦合仿真模型,实现质量连续性和动量守恒。其次,推导热磁联合优化的约束条件,设定热磁联合优化目标。最后,利用多岛遗传算法重复进行遗传操作和岛屿间迁移,对空心电抗器实行热磁联合优化。实验结果表明,该方法在降低磁滞损耗方面表现最佳,能够更有效地提高其热磁性能。

基于响应曲面与多岛遗传算法的双色成型工艺优化

文章以某款双色电子产品外壳为例,以第一射平均体积收缩率、第二射平均收缩率和总翘曲变量作为评价双色产品质量的指标,利用正交实验,结合极差分析、方差分析和综合评价策略,研究得出了第一射熔体温度、第二射的模具表面温度、第一射的模具表面温度和第二射熔体温度影响因素最显著,其他因数不显著;采用响应曲面BBD设计对显著性影响因数进行了实验规划,建立双色电子产品综合评价指标与显著因数的响应曲面模型,并利用多岛遗传算法对该模型实现寻优过程,得到了最佳工艺参数,从而为双色产品成型工艺过程的制定提供了一种可行的工艺规划技术。

基于多岛遗传算法的翼型多目标优化设计

[目的]针对大型水平轴水轮机叶片运行工况复杂的问题,提出一种多目标优化算法。[方法]基于多岛遗传算法建立翼型优化模型,采用类形函数变换(CST)法对翼型进行参数化拟合,整个优化过程集成于Isight平台,实现自动优化。[结果]采用上述方法,选用NACA 63813/63815/63816翼型作为初始翼型进行多目标优化,利用Fluent转捩模型对得到的翼型进行CFD数值验证,选择翼型攻角5°时的升阻比、升力等为优化目标参数,得到优化后的翼型升力系数分别增大了14%,15%,20%,升阻比分别增大了14%,16%,28%。[结论]数值验证结果表明,优化后的翼型在多个工况点下的升阻比均高于同厚度原始翼型,在具有良好的水动力动性能的同时还提高了叶片的结构强度,相比于传统的翼型更适用于大型潮流能水平轴水轮机。

基于多岛遗传算法与响应面法的横向磁通感应加热装置参数优化设计

对金属带材进行横向磁通感应加热(TFIH)时,通常会存在加热温度分布不均匀以及加热温度偏离目标值两个问题。该文研究了加热器结构参数与电源参数对45号钢带材回火热处理温度的影响,并对两种参数分别进行优化,使带材在加热器出口处的平均温度达到目标值600℃,同时获得均匀的温度分布。采用Morris法对加热器结构参数进行全局灵敏度分析,选取显著影响相对不均匀度的参数并建立径向基函数(RBF)神经网络预测模型。使用多岛遗传算法(MIGA)对筛选的结构参数进行优化,初步获得均匀的温度分布。最后以降低温度分布的相对不均匀度和达到理想平均温度为目标,在优化后的加热器结构基础上使用响应面法(RSM)优化电源参数,实现多目标优化设计。仿真验证结果表明,45号钢带材在加热器出口处的平均温度为600.06℃、相对不均匀度为2.36%,满足45号钢回火热处理的要求。

基于多岛遗传算法的大流量离心泵水力性能优化研究

离心泵的效率和汽蚀性能是关系到离心泵能效和稳定性的关键指标,本文以Isight多学科优化平台为基础,将参数化建模、网格划分、数值计算、优化分析等水力设计流程有机结合,构建了离心泵自动优化设计平台。以效率指标和汽蚀余量为目标函数,采用多岛遗传算法对比转速为202m, m^(3)/s的大流量离心泵进行了多目标性能优化。结果表明:多岛遗传算法能够有效提升大流量离心泵水力性能,其主要表现为离心泵设计效率提高0.4%,小流量工况效率整体提高2%~3%,设计工况汽蚀余量降低3m。

基于多岛遗传算法的电动拖拉机分布式驱动系统优化设计与试验

针对分布式驱动电动拖拉机(Distributed drive electric tractor, DDET)牵引效率低、系统能量损耗大的问题,提出了一种基于多岛遗传算法(Multi-island genetic algorithm, MIGA)的分布式驱动系统参数优化设计与验证方法。根据犁耕作业工况,建立了拖拉机分布式驱动系统7自由度耦合动力学模型以及轮胎-土壤交互模型,完成了驱动系统关键部件参数设计和匹配选型。提出基于MIGA的前后轮边传动比参数优化策略,将轮边传动比作为决策变量,驱动系统能量损失最小为优化目标,驱动电机功率和转速为约束条件。搭建Matlab/Simulink-NI PXI联合仿真平台验证了参数优化策略的正确性和实时可执行性。结果表明,基于MIGA参数优化后的分布式驱动系统各方面性能得到了有效提升。犁耕循环工况下,拖拉机平均牵引力为10 610 N,最大牵引功率为31.25 kW;平均效率提升了0.38%,驱动电机能耗降低了7.53%。本研究可为分布式驱动电动拖拉机优化设计和系统控制提供理论基础和验证方法。

基于多岛遗传算法的离心压缩机叶轮结构优化研究

为保证离心压缩机的稳定运行,以水利工程离心压缩机使用的叶片钢叶轮为例,提出基于多岛遗传算法的离心压缩机叶轮结构优化方法.采用三阶Bezier曲线对叶轮叶片的进出口安放角以及叶片包角等参数进行设计;利用CFD软件构建叶轮的计算域以及模型,对叶轮结构模型进行相关条件假设和处理后,完成模型计算;定义重量最轻、扬程最大、水利效率最高为叶轮结构优化目标函数,结合等效应力、轴向变形约束条件,通过多岛遗传算法优化叶轮结构参数.试验结果满足叶轮结构优化的约束条件.

基于多岛遗传算法和动量叶素理论的风力机叶片外形优化设计研究

通过调整标准NACA翼型的控制参数建立风力机叶片翼型,采用加权平均法定义优化目标函数,建立叶片外形优化模型。采用多岛遗传算法对优化模型进行求解,获得优化后翼型参数。采用Fluent软件对优化前后的风力机叶片压力梯度、气动性能进行仿真,结果表明,优化后风力机叶片的输出功率与风能利用系数增大,叶根处的弯矩减少。

基于多岛遗传算法的振动控制传感器优化配置

以结构振动系统的存留能量指标作为目标优化函数,建立了振动主动控制系统的传感器和作动器位置、数量、每片的长度以及控制增益的优化配置数学模型。采用了多岛遗传算法作为优化策略,并以悬臂梁作为算例。试验结果表明,振动控制效果非常明显,证明了该方法的正确性和可行性。

利用多岛遗传算法的侧式进/出水口体型优化研究

水工建筑物体型优化一般通过物理模型试验或数值模拟对设定体型进行水力特性研究,针对不利的水力指标调整体型再进行研究,直至获得满意的较优体型,这是传统的做法。双向水流条件下的侧式进/出水口体型优化可视为多目标优化问题。本文将加权后的水头损失系数定为目标函数,以孔口断面流速不均匀系数和孔口间流量不均匀系数为约束条件,将多目标优化转化为单目标优化,利用多岛遗传算法进行进/出水口体型优化,可以获得最优体型。此外,参数化建模方法和基于CFD的响应面模型的应用,加快了建模与数值模拟速度,提高了优化效率。以某下水库侧式进/出水口为例,按照本文方法得到的推荐体型与原体型相比,进/出流的总水头损失系数降低3.35%,出流时流速不均匀系数减小14.50%,进/出流的流量不均匀系数均小于20%。该研究方法为水工建筑物体型优化提供了便捷的途径。

基于多岛遗传算法的湍流模型优化研究

采用Isight软件中的优化拉丁方法设计了20组Realizablek-ε湍流模型的经验系数,并在Fluent中采用这些经验系数对Ahmed模型的外流场进行了仿真分析.在此基础上,用Kriging模型建立近似面模型,以风洞试验结果为优化目标,采用多岛遗传算法对Re-alizablek-ε湍流模型中的经验系数进行优化.最后,把优化的经验系数应用于某实车的研发,并做了风洞试验验证.结果表明,使用优化的经验系数进行计算,得到的速度场云图与实验更为接近,收敛速度快,阻力系数误差也减小了2.8%.

基于多岛遗传算法的二维翼型吸气减阻优化

针对吸气减阻技术吸气质量较大的缺点,采用多岛遗传算法与计算流体力学(CFD)相结合的方法,对吸气减阻技术进行了优化.数值计算采用E387二维翼型,将吸气开口位置和吸气质量通量作为优化参数,通过寻找上翼面最佳的吸气开口位置,使翼型阻力和吸气质量最小.结果表明:多岛遗传算法能够有效地优化吸气开口位置和吸气质量;当吸气开口位于最佳位置时,吸气质量达到了寻优区间下限,而翼型减阻效果可达8.3%;吸气没有延缓流动转捩的发生,翼型阻力减小的原因主要是由于压差阻力的减小.

基于多岛遗传算法的连续体结构拓扑优化

为了能够更好的在优化域中寻找全局最优解,将多岛遗传算法(MIGA)应用到连续体结构拓扑优化中,以二进制编码映射离散化后优化域中的单元,采用有限单元法进行适应度的求解,并将结构中连通域的个数作为约束条件加入到适应度计算中,对典型算例进行了优化设计。

基于多岛遗传算法的漂浮式风力机TMD参数优化

以ITI Barge型漂浮式风力机平台为研究对象,对风力机机舱配置的调谐质量阻尼器(TMD)各参数采用全局多目标优化算法-多岛遗传算法进行优化设计。按最优解重新设置TMD参数,并与漂浮式风力机无控制及传统参数TMD控制的效果进行了对比分析。结果表明:漂浮式风力机塔顶左右位移及平台横摇随TMD质量增加均呈现出先减小后增大的趋势,阻尼变化对其具有一定影响,刚度变化对其影响较小;优化后TMD漂浮式风力机横摇标准差分别是无控制和传统TMD控制的37%和63%,塔顶左右位移标准差也减小,分别是无控制和传统TMD控制的42%和67%。

基于多岛遗传算法的铰接车轮边减速器优化设计

以轮边减速器的体积最小最为目标函数,建立了轮边减速器的优化数学模型。采用多岛遗传算法作为优化策略,并以铰接车轮边减速器作为算例。结果表明,此方法能够获得更好的结构最优解,有效的降低了轮边减速器的外形尺寸,证明了该方法的正确性和可行性,具有重要的理论价值和实际工程意义。

基于径向基函数神经网络和多岛遗传算法的注射成型质量控制与预测

针对现有多参数、多目标注塑工艺优化应用的遗传算法、粒子群算法等寻优算法存在的实施难度大、求解时间长等缺点,提出基于最优拉丁超立方试验设计方法并结合径向基函数(RBF)神经网络模型和多岛遗传算法(MIGA)对注射成型质量进行控制与预测。以充电宝下盖塑件的体积收缩率和缩痕指数为优化控制目标,以模具温度、熔体温度、保压时间、保压压力、冷却时间为试验因素,应用最优拉丁超立方试验设计方法获得试验样本,基于模流分析获得试验结果,构建试验因素与优化控制目标之间的RBF神经网络模型,基于MIGA在试验因素给定的水平范围内获得了一组最优注塑工艺参数组合并给出了优化控制目标的预测值。模拟试验结果证明,预测值与模拟试验结果基本吻合,提出的方法能实现注塑成型质量的控制与预测,减少了寻找最优工艺参数组合的时间,提高了塑件的生产效率。

基于多岛遗传算法的膛压动态加载实验装置参数优化

采用动态加载实验装置模拟膛内压力加载过程是利用实验室手段模拟火炮射击环境的有效方法之一。针对动态加载试验过程进行内弹道建模,选择多岛遗传算法对装药结构进行优化设计,得出了药室容积、发射药弧厚、装药量、排气孔直径等参数优化结果,并通过试验验证了优化后参数的合理性。试验结果表明,膛压曲线上升段模拟值与火炮射击试验值吻合较好,可以通过实验室单项试验模拟火炮射击的膛内压力加载过程。

基于多岛遗传算法的小型有效载荷分离装置质量优化设计

以小卫星为代表的小型有效载荷具有功能密度高,新技术吸纳快的特点,对分离姿态偏转、分离冲击、分离参数偏差等提出更高的要求,使得传统分离装置设计方法有一定局限性,容易导致分离装置结构质量偏大。本文建立了基于多岛遗传算法的分离装置质量优化数学模型,优化结果表明,在满足分离约束条件下,该方法能够有效减轻分离装置结构质量,同经验计算值相比,质量减轻约30%,节省了材料,降低了成本,具有实用价值和推广意义。

基于多岛遗传算法的垂直轴风机翼型优化设计

为了解决垂直轴风力机的风能利用率在实际应用中低于水平轴风力机的问题,通过以多岛遗传算法为核心与翼型参数化、ICEM网格生成以及计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)流场计算相结合,并以翼型的升阻比为优化目标,建立优化模型,进而开发自动优化评估流程,完成翼型的优化设计与气动性能分析。结果表明:相比初始翼型,优化翼型是非对称翼型,其最大相对厚度降低1%,升阻比提高17.78%,升力系数提高16.7%,为0.11c(c为翼型的弦长);其最大相对厚度对应在弦上的位置向翼型的前缘移动了0.036c。且翼型弯度明显增加,中弧线偏移量最大值为0.0174c。优化翼型的前缘半径变化不大,但翼型尾缘夹角明显变小,翼型上翼面轮廓线相对平缓。