基于NLPQL算法的电动轮汽车差速助力转向参数优化

建立力与位移耦合控制的电动轮汽车差速助力转向系统模型,给出转向路感、转向灵敏度、转向稳定性以及转向经济性的量化公式;根据多目标多约束优化问题的特点,以转向路感和转向经济性为优化目标,以转向稳定性和转向灵敏度为约束条件,设计非线性二次规划算法(NLPQL),对系统参数进行优化设计。仿真结果表明:基于NLPQL算法的电动轮汽车差速助力转向多目标优化,可在保证系统具有较好的转向稳定性和较高的转向灵敏度基础上,有效提高系统的转向路感,并降低系统的转向能耗,为电动轮系统的设计和优化提供理论基础。

基于NLPQL方法的液压冲击器性能参数优化

该文对液压冲击器工作原理进行了分析,建立了描述其动态特性的非线性数学模型。在AMESim仿真环境下建立了液压冲击器的仿真模型,运用NLPQL算法对冲击器系统模型进行了参数优化,优化后系统性能明显提高。

基于NLPQL方法的电控单体泵参数优化

以油量一致性为目标,采用液力仿真与连续二次规划法(NLPQL)相结合的方法,进行电控单体泵关键结构参数的优化设计。经试验验证,采用NLPQL优化方法能有效提高电控单体泵的油量一致性。

基于Kriging模型与NLPQL算法的高比转数离心泵参数化设计

针对目前采用传统设计方法无法有效解决高比转数离心泵效率低的问题,以型号为100-80-125的高比转数离心泵为研究对象,基于Kriging模型对其叶轮子午流道盖板控制点参数和叶片型线参数进行了全面的敏感性筛选,并采用NLPQL算法对高比转数离心泵进行参数优化,以期提高其运行效率.对优化后的模型进行了数值计算,并通过试验对比了优化前后模型泵的运行效率.研究结果表明:在额定流量工况下,优化后泵模型的实际效率提高了2.6%,扬程提高了2.3 m;优化后未出现不利于铸造和加工的几何形状,优化效果较为显著.研究结果可为提高高比转数离心泵的效率提供了一种行之有效的方法.

基于NLPQL的球型单向阀性能优化研究

针对球型单向阀压力—流量特性优化问题,利用单向阀阀芯直径、阀座通径、弹簧预紧力和弹簧刚度进行了优化参数组合。构建了实际出口流量与目标出口流量误差平方积分的目标函数,提出了一种单向阀压力—流量特性优化方法;通过AMESim搭建了球型单向阀的优化模型,对球型单向阀压力—流量特性展开了优化研究;基于遗传算法和序列二次规划方法,对相同优化参数区间的优化结果进行了对比分析,进行了优化参数区间对遗传算法优化结果的影响分析。研究结果表明:通过缩小优化参数区间,基于遗传算法优化的单向阀压力—流量特性得到了提高;在同一优化参数区间下,相比遗传算法,序列二次规划方法优化结果更逼近目标值。

高压共轨喷油器系统鲁棒性分析与优化

作为柴油机共轨系统的核心元件,喷油器系统鲁棒性是精确喷射技术的重要保证。针对喷油器系统稳定性分析以及多参数匹配整定困难问题,采用蒙特卡罗方法拉丁超立方体抽样原理对结构参数相关性进行计算。结果表明:预注入量与阻尼孔直径A、阻尼孔直径B、弹簧预紧力和阀芯直径的相关性高,且直径A和直径B对主喷射过程影响较大;通过NLPQL算法进行系统关键结构参数优化,使喷油器预注入和主喷射流量各增大10.7%、18.3%,预注入和主喷射容量各增长8.2%、25.6%,预注入和主喷射关闭行程各缩短6.8%、15.9%,有效提高了共轨喷油系统鲁棒性和喷射技术快速性、精确性。

基于ANSYS和iSIGHT的磁悬浮轴承结构优化设计

以8极径向主动磁悬浮轴承为例,提出了一种使用多学科优化软件iSIGHT与通用有限元软件ANSYS集成的分析方法。首先应用ANSYS建立相应的模型并对其进行仿真,得出该轴承的一些参数,在此基础上将参数及模型集成到多学科优化软件iSIGHT中,采用NLPQL算法对该模型进行多目标优化设计,在指定的约束条件下得出了磁悬浮轴承结构的最优尺寸。

直线电机驱动柱塞泵配流阀静动态分析及试验研究

相对传统斜盘式旋转轴向柱塞泵柱塞运动曲线固定单一的情况,直线电机驱动柱塞泵柱塞运动曲线具有可规划性。选取直线电机常用的三角波曲线、S形曲线、指数曲线作为直线电机运动曲线规划,建立了锥形配流阀内部数学模型,通过仿真分析了不同直线电机运动规划下配流阀静动态特性。基于NLPQL算法对配流阀敏感参数进行优化,得出最优弹簧刚度、弹簧预紧力以及阀芯结构尺寸。仿真结果表明:指数曲线不适用作为直线电机运动曲线,直线电机运动曲线在三角波规划情况下压力脉动率最小;为获得压力平稳无脉动,直线电机往复运动频率应避开配流阀自振频率整数倍且小于阀最大响应频率。最后通过泵试验证实了前期仿真研究,为工程实际应用提供了技术指导。

海洋钻井天车升沉补偿系统隔离阀设计及仿真研究

为了保障海洋钻井天车升沉补偿系统正常工作,遇到钻井事故时保证人员和设备的安全,根据系统工作原理设计了隔离阀的液压系统原理图,搭建AMESim仿真模型,进行动态特性分析和结构参数优化。结果表明:设计的液压系统具有自动关闭、手动关闭、保持常开和复位的功能,满足实际工况的需求;通过NLPQL算法进行结构参数优化,优化后隔离阀响应时间缩短,发生钻井事故时天车速度明显降低,性能显著提高;隔离阀关闭过程中无压力冲击现象,系统运行平稳。

气动发动机配气相位参数优化分析

为了提高气动发动机的动力性和经济性,根据热力学定律建立了2级气动发动机模型,利用AMESim软件搭建仿真平台并采用NLPQL算法对模型参数进行了优化,探究配气相位相关参数对发动机性能指标的影响。优化结果表明:发动机动力提升了14.5%,经济性提高了8.7%。

基于AMESim设计探索功能的两种优化方法的对比

在AMESim提供的简单可视化的建模仿真环境下,建立1/4汽车主动悬挂模型。AMESim的两种优化方法对该系统进行仿真,实现对主悬挂的主要阻尼和sky hook阻尼的匹配设计。仿真结果表明,NLPQL具有较快的仿真速度,精确度较高;基因算法则需要更长的仿真时间,但是在代数为100时仿真结果优于NLPQL。

一种新型分体式切割锯结构设计及压力特性分析

为了解决接触网钢筋混凝土支柱的现场切割问题,提出一种分体式的结构设计思路,并设计了切割锯和液压系统,分析蓄能器关键参数对切割回路的压力影响,采用NLPQL方法对蓄能器关键参数进行优化。结果表明:蓄能器预充气压对切割回路液压冲击影响明显,其他参数影响不明显;优化后的蓄能器可以使切割回路的峰值压力大幅度降低,使回路的压力呈近似平稳状态,提高了系统的稳定性。

基于参数法和贝塞尔曲线的涡轮叶片造型及其优化

为实现涡轮叶片的优化设计,采用参数造型法和贝塞尔曲线进行叶片初步造型,结合N-S方程流场模拟,并利用多目标遗传算法和序列二次算法组合优化算法,通过调节吸力面和压力面的关键控制点参数对其压力损失和转折角进行优化。结果表明该方案切实可行。

基于组合优化方法的平面叶栅优化设计

采用奇点分布法与贝塞尔(Bezier)曲线参数化方法相结合的平面叶栅设计方法进行叶栅的初步设计与参数化表达。该方法在完成设计的同时为基于现代优化算法的叶栅粘性流动最优化设计提供设计变量,以实现叶栅翼型的变形控制。然后结合N-S方程流场数值模拟,采用多目标遗传算法(NCGA)和序列二次规划法(NLPQL)组合的优化算法,通过调节叶栅翼型的形状控制参数对叶栅的总压损失和空化性能进行了优化。结果表明,优化效果良好。

船体阻力数值预报研究及黏性流场计算

采用SIMPLE算法求解不可压缩RANS方程,对KCS船体阻力计算精度进行研究。采用VOF方法捕捉自由液面,采用切割体网格技术划分整个流域。以自由模为例,首先分析边界层划分方式、湍流系数的确定对阻力的影响,为阻力的精确预报提供基础。其次,在合适的网格方式上,提出采用序列二次规划(NLPQL)法建立基于湍流系数的优化系统,以寻找到最适合船体阻力计算的湍流系数。然后,在最合适的网格及计算方法下计算不同航速下KCS船受到的总阻力、船体表面及周围流场分布,讨论约束模和自由模在阻力预报、流场捕捉上的差异,并分别将阻力计算结果与模型试验进行对比,从而验证本文算法的可靠性。本文研究内容能够为船体阻力的精确预报提供一定参考。

基于iSight的异型内腔曲面加工装置导轨结构优化设计

导轨的变形是影响异型内腔曲面加工装置加工质量的主要因素之一,为降低导轨的最大挠度,提高工件的加工精度,提出了一种基于iSight多学科多目标设计优化软件环境下的导轨结构优化设计方法和仿真流程。为实现异型内腔曲面加工装置导轨结构的多目标优化设计,采用iSight和ANSYS参数化设计语言APDL创建一套导轨结构优化集成系统,并针对某异型内腔曲面加工装置的导轨,应用NLPQL序列二次规划算法对其结构进行优化。结果表明,导轨降低挠度效果明显,且实现了轻量化,优化结果合理,方法可行有效,在工程实际中具有较高的应用价值。

板式换热器传热特性数值模拟与参数优化

以工业广泛使用的板式换热器为研究对象,模拟了人字型波纹板片组成的冷热双流体通道的流动和换热,分析了板式换热器流道内的速度场、温度场和压力场,研究了波纹板片的几何参数对传热特性的影响规律。以传热过程中产生的火积耗散为目标函数,采用序列二次规划法(NLPQL)对波纹板片的结构参数进行了优化,优化后传热性能明显提高。

分开循环式发动机关键设计参数优化研究

针对Scuderi分开循环式发动机,建立参数化模型并进行一维仿真计算,在结果可靠的基础上应用响应面方法对关键设计参数(压缩缸上止点与膨胀缸上止点之间的相位差,压缩比,膨胀比,压缩缸交换阀和膨胀缸交换阀的配气正时值、最大气门升程值)及发动机动力输出特性进行了仿真优化研究。结果表明:膨胀缸交换阀关闭时刻是分开循环式发动机动力性能的最重要影响参数,优化后的发动机在保证不爆燃的条件下,四种工况的输出转矩都有提高,平均转矩提高了3.79N·m,实现了设计目标的最优化。

基于响应面法的交叉簧片铰链微位移机构优化设计

为提升一种新型交叉簧片柔性微位移机构的动力学性能,采用响应曲面优化分析对微位移结构参数进行多目标优化设计。首先建立机构的FEA参数化模型,分析机构的工作原理,利用ANSYS对微位移机构进行动力学分析;确定微位移机构的性能指标参数;采用内切中心复合设计法建立响应曲面模型,确定优化设计参数;以交叉铰链簧片厚度作为优化设计变量,前三阶频率作为目标函数,微位移刚度作为约束函数,采用非线性二次规划算法建立多目标参数优化模型,在优化推荐的三个最优解中进行修正,得到最终的设计方案。比较优化前后微位移机构的性能指标,在机构刚度不变的情况下,一阶频率提升80%,二、三阶频率提升4%。研究得出以下结论,簧片厚度对微位移机构动力学性能影响呈正相关,且不同节点处簧片厚度影响不同,采用该优化设计方案有效提升了机构的动力学性能。

悬臂梁式PVDF压电风能发电装置的优化设计

为了能够提高单一PVDF压电悬臂梁发电装置的输出特性,提出了改变其悬臂梁刚度的设计。建立了悬臂梁式PVDF压电风能发电装置参数化有限元模型,以风能发电装置输出电压最大化为目标,分别利用序列二次规划算法和自适应模拟退火算法进行了优化设计。基于优化设计的结果,制作了压电风能发电装置样机,并进行了实验,结果表明,当风速在4~14 m/s范围内,优化后的输出电压值均高于优化前以及单一PVDF结构,同时优化后的最大输出功率为优化前最大输出功率的4倍。