基于多目标狼群算法的机场行李导入系统仿真优化研究

针对民航机场行李导入系统运行过程中旅客行李注入等待时间长、系统能耗高等问题,综合考虑虚拟视窗控制方式、收集带式输送机运行速度、虚拟视窗长度及同时开放值机柜台数量等关键控制参数对机场行李导入系统运行效率的影响,提出一种求解该问题的仿真优化框架。通过分析机场行李导入系统实际运行工况,建立参数化仿真优化模型。以最小化旅客行李注入平均等待时间和系统能耗为优化目标,结合系统设计和运行过程中的实际约束条件,建立该问题的数学模型,并设计了一种多目标自适应并行狼群算法进行求解。该算法针对所提问题特性及经典狼群算法易陷入局部最优和收敛速度慢等不足,提出一种混合整实数单链编码方式,融合反向学习策略生成初始种群,引入自适应游走概率机制和智能行为并行机制,采用局部和全局自适应邻域搜索及启发式保优策略实现狼群算法智能行为搜索,使用Pareto非支配排序进行寻优迭代并获得最优解集。以国内某大型国际航空枢纽机场行李导入系统为例设计不同规模多种算法对比实验,验证了所提方法的有效性和优越性。

打标流水线双凸轮夹紧机构的设计与仿真优化

为更好地满足打标流水线移除打标不合格工件的工作要求,设计了一种仅需1个动力源就能实现工件的夹紧及升降双重动作的双凸轮夹紧机构。基于执行机构的动作顺序,设计了两个凸轮的运动时序;运用Matlab软件计算得到凸轮的轮廓曲线,并在SolidWorks平台上建立其三维模型,利用Adams软件完成了双凸轮夹紧机构的参数化建模及运动仿真。结果表明,机构输出的运动规律和设计的运动规律一致。通过对关键坐标位置进行优化设计,得到关键坐标的合适位置参数。该双凸轮夹紧机构可有效节约成本、提高工作效率,对流水线的后续研究具有一定的参考价值和借鉴意义。

脉管制冷机的研究进展及其仿真优化

脉管制冷机具有高稳定性、持久运行和低振动等特性,符合高真空设备低温泵对冷源的要求,在低温真空泵领域的关注度越来越高。本文首先介绍了脉管制冷机的基本原理和分类,然后按照驱动方式总结了不同脉管制冷机的最新研制进展,最后重点分析了不同仿真方法在脉管制冷机研发和优化过程中的实际应用。

宽工况离心压缩机的气动设计及仿真优化

离心压缩机由于需要在不同的工况下运行,因此需要具有较广的工作范围和较高的工作效率。根据设计要求进行单级离心压缩机的一维气动设计,并结合商业软件完成三维建模,采用NUMECA软件进行了三维数值仿真得到了设计工况下的气动性能。通过改变压缩机叶片几何参数如叶片厚度、叶片数、前缘角和叶型,分析其对离心压缩机性能和流场的影响。数值计算结果表明:离心压缩机叶片在70%叶片厚度、15个叶片、前缘角半轴比为3和NACA6306叶型叶片时,整机在全工况下满足压比要求且等熵效率最高。结合内部流场分析发现,影响离心压缩机效率的主要因素是流场高熵区的变化,优化过的压缩机的叶片有更好的流场分布,能有效减小高熵区大小。

重型牵引车发动机舱的热管理仿真优化

以某款重型牵引车发动机舱为研究对象,建立了三维整车仿真分析模型,并对发动机舱的流场进行分析。针对原方案存在热风回流严重、散热器风速不均匀及风扇流量不足的问题,提出了增加热风回流挡板、改用环形风扇等改进措施。结果表明:经过仿真分析,优化措施改善了发动机舱内流场,解决了冷却常数不满足要求的问题,达到了预期的换热效果;试验结果与仿真分析结果一致,验证了仿真计算结果的准确性。

基于虚拟现实技术的船舶装配工艺仿真优化

传统依靠人工经验或者试错法的船舶装配不仅耗费大量的时间,同时也会给船舶装配带来极大的不确定性。本文将虚拟现实技术应用于船舶装配中,对船舶装配工艺仿真优化进行相关研究。构建船舶虚拟装配环境,包括虚拟装配建模、装配序列规划、装配路径规划、装配干涉检测、可达性分析以及装配过程仿真。船舶设计数据、装配工艺数据、虚拟环境数据以及人机交互数据为构建船舶虚拟装配工艺优化提供数据基础。使用数字化编号可以优化装配序列规划,采用包围盒法对虚拟模型碰撞检测进行优化,通过对比发现,优化后包围盒在空间上明显大幅减小,降低了不同零件模型之间的碰撞风险。

塑料挤出复合机分配器流道仿真优化

针对塑料挤出复合机的分配器流道容易出现塑料熔体滞留时间较长、烧焦等问题,对塑料挤出复合机的分配器流道进行仿真优化。采用质量连续性方程、动量控制方程、四面体网格划分、Carreau模型、仿工况模拟VOF模型、单相流模拟仿真等方法,建立几何模型、数学模型、材料本构模型、内流道网格划分模型等分配器流动仿真模型,对分配器内流道2种塑料熔体的流动过程进行仿工况模拟仿真分析;掌握2种塑料熔体在分配器内流动过程中的速度分布、压力分布等情况,并对分配器原始结构进行压力分布、流线分布、速度矢量分布、出口处流场分析等单相流模拟分析,得到造成熔体滞留的3个主要区域。针对横向扩展段边角处、三股熔体交汇处、靠近出口处等3个主要区域,提出横向扩展段边角处增加导流装置、调整熔体交汇处控制刀具偏角、去掉出口处小台阶等分配器流道结构优化方案,通过对比优化前后结构的压力分布、流线分布、速度矢量分布等单相流仿真结果,发现优化结构明显好于原始结构,分配器流道的压力分布更加均匀,能大大减少这3个区域的熔体滞留,从而能够有效提高挤出塑料复合薄膜成品的质量。

变流器冷却系统仿真优化

散热系统对工业变流器正常运行起着至关重要的作用。结合散热器结构,利用ANSYS仿真软件模拟变流器整机散热系统,以此分析计算散热器结构与散热效率的关系。通过分析散热系统温度分布云图和风阻曲线,对散热器进行全方位设计改造,提高工业变流器冷却系统散热效率,保证关键元器件工作寿命。

基于Plant Simulation的生产车间仿真优化研究与应用

针对生产车间焊接阶段物料难以齐套引发的工序等待问题,通过使用Plant Simulation仿真软件构建模型,以车间实际生产数据为输入验证仿真模型的可信性,建立方便交互的可视化交互界面,方便模型复用和生产参数的调整.通过仿真模型结合启发式算法优化生产线,保证了生产车间的物料齐套性,缩短了焊接等待时间,提供了一种使用仿真软件进行生产线优化的可行方案.结果表明,所建立的仿真优化模型能够提供高效的排程方案,有效提高了企业生产效率.

基于仿真优化的汽车动力总成系统设计研究

本文介绍了仿真优化基本原理与方法,并对仿真优化技术应用于汽车动力总成系统设计的研究现状进行分析,描述了一种基于仿真和优化的汽车动力组件系统的设计方法,主要包括建立动力组件系统仿真模型,进行需求分析和目标设定以及对仿真结果进行分析和优化、多目标遗传算法参数设定和优化流程,并进行仿真优化案例分析。通过对比优化前,后系统性能,分析优化参数对系统性能影响以及验证仿真优化稳定性与可靠性,表明仿真优化对于汽车动力总成系统设计具有实际作用。

TBM滚刀刀圈再制造热处理工艺仿真优化与试验研究

在“双碳”目标的背景下,本研究旨在降低隧道掘进机失效滚刀刀圈(以下简称刀圈)更换带来的金属资源消耗。为此,首次提出了一种考虑金属活性气体保护焊预热和焊后回火关键热处理工艺的刀圈再制造方法。首先,建立有限元模型对该再制造工艺路线进行模拟,确立了预热和回火温度的最佳参数范围。

贮箱焊接车间生产计划两阶段仿真优化方法

针对贮箱焊接车间生产计划不合理的问题,提出了一种生产计划两阶段仿真优化方法,主要对车间的提前/拖期完工问题和生产成本进行优化。第一阶段针对提前/拖期完工问题,以不允许拖期且最小化提前完工时间为优化目标,基于递归仿真优化(Recursive Optimization Simulation Approach,ROSA)理论提出一种启发式优化算法,对订单投产时间进行优化,并对算法中的参数进行了实验与分析;第二阶段针对生产成本,以最小化设备切换次数、物流距离和订单总通过时间为优化目标,采用第二代非支配遗传算法(NSCA-II)对关键零件投产顺序进行优化,结合问题特征设计了编码、交叉和变异方式;最后,基于贮箱焊接车间工程实例,验证了方法的有效性。

基于神经网络的时变参数系统仿真优化方法

时变参数系统的仿真优化问题是一个新兴的研究课题,相比传统仿真优化,时变参数系统对实时性的要求高,而对解的精度要求不高。本文提出将该问题转换为一类神经网络预测问题,并从理论上证明了该方法的可行性。首先,线下构建神经网络模型描述输入参数到最优解的映射关系;然后,利用训练好的神经网络模型线上实时预测最优解。考虑到边界样本对最优解拟合曲面的影响,提出构建中心样本和边界样本,分别训练两个神经网络模型。仿真和实例表明,该方法能够随时变参数的变化实时给出满意解,从而为求解时变参数仿真优化问题提供一种新的解决思路。

地铁换乘站客流组织仿真优化实例研究

换乘车站作为城市轨道交通网络中的重要节点,研究与车站客流特征相适应的组织方案对于提升运输效率具有重要意义。为保障换乘车站客流集散效率以及管理决策的科学性,以苏州地铁东方之门站为研究对象,首先结合AFC刷卡数据,通过数据处理和精细化分析掌握车站客流的时空分布规律。在此基础上,分析车站客流组织现状和瓶颈,应用Any Logic构建节假日高峰小时客流仿真场景,并设计了与客流出行需求相适应的组织方案。在提出的流线迂回引导、设备布局优化、开行方案调整等组合方案下,出站闸机组拥挤度平均下降了约6%,最大安检排队长度下降30%,旅客平均进站时间减少14%。研究结果表明所提出的客流组织优化方案具备较高的客流适应性和设备利用均衡性。

某型纯电动商用车动力链匹配及仿真优化

某型纯电动商用车参考传统能源车型设定整车性能目标,搭建样车,并通过AVL CRUISE软件搭建仿真模型,进行仿真分析及实车测试,对仿真与实测差异进行分析,优化后的仿真模型将有利于提高仿真分析精度,同时采用优化后的仿真模型对不同动力链组合进行仿真分析,选择更优的动力链组合,能缩短开发周期,降低实车试制、试验的费用。通过仿真分析与实测误差对比,发现误差在5%范围内,可为后续类似车型的开发提供参考。

针对叶片泵噪音问题的仿真优化设计

首先利用Solidworks建模软件建立叶片泵的排气流道内部结构图,然后利用CFX和Virtual. Lab Acoustic软件从优化排气通道走向和采用消声结构两种方案对叶片泵进行降噪分析和结构优化设计,最后采用试验手段对仿真结果进行验证。结果表明:上述两种方法均可有效地降低叶片泵排气噪音,各有优劣,可根据叶片泵实际运用工况选择最优的降低噪音方式;采用消声结构方案的防返油间隙的直径为7 mm时,降低排气噪音的效果最佳。提供了降低叶片泵排气噪音的新思路,也对其他种类真空泵及类似结构产品的降噪提供了重要参考。

基于仿真优化智能变电站巡检机器人路径研究

智能变电站巡检机器人对于保证电力系统的安全、稳定、可靠运行具有重要意义,同时具有提高巡检质量及提升能效的作用。针对实际应用中巡检机器人路径规划基于静态地图、难以应对未建模环境信息以及系统存在随机因素的问题,文中提出了一种基于仿真优化方法的巡检机器人路径策略改进的方法。通过巡检过程中的实时观测信息,利用随机方法产生用于仿真优化的运行样本,在给定的规划策略的基础上利用仿真样本进行路径策略的改进,在保证路径策略性能的同时降低机器人的计算负荷。仿真实验结果表明,所提出的方法可以在栅格环境下有效地应用于给定的基于规则的路径策略和贪婪路径策略的性能改进。

复杂注水管网系统仿真优化研究

注水系统是油田地面工程主要的耗电单元之一。为降低油田注水系统耗电,针对多节点、多体系注水系统,开展了复杂注水管网系统仿真优化研究。该研究基于GIS数据,对某油田多源环-枝状注水系统进行了建模,通过采用最优化拟合技术,建立了注水管网水力修正优化计算模型,并采用混合牵引DFS方法进行了求解,求解精度与现场实测数据的相对误差控制在5%以内。据此提出了注水系统具体可行的注水泵运行优化方案,可以满足油田生产运行需要,总耗电量下降了0.98×104kWh/d,取得了较好的节能效果。

苹果扦插培育装置结构设计与仿真优化

针对苹果嫩枝扦插生根培育中地热线控制基质温度不均匀的问题,设计了基于水循环控温装置—恒温母盘,利用计算流体力学(CFD)对恒温母盘流场均匀性进行数值模拟,以各通道流速平均值与入口流速比值为指标,设计单因素实验,对恒温母盘进行结构优化改进,确立最优结构。结果表明,恒温母盘内部增设倾角45°的离散式T型导流板后,通道流速平均值达到0.502 m/s,与入口流速比值为1.004,流场均匀性良好;通过穴槽基质测温实验,保持恒温母盘进口流速0.5 m/s、水温20℃时,基质达到温度稳定时长需13 min,监测点基质温度稳定在19.6℃~20℃,恒温母盘结构设计达到苹果扦插培育基质控温要求。

深部煤矿保压取心触发装置仿真优化及应用

保压控制器是深部煤矿保压保瓦斯取心装备的核心部件,其保压能力与密封性能是保压保瓦斯取心技术的关键。针对保压控制器仅由重力提供初始密封力时,初始密封比压较小、密封性能差的问题,设计了一种保压取心触发装置,以期为保压控制器实现密封提供初始密封比压。采用动力有限元对该触发装置工作过程进行数值仿真,并根据仿真结果对保压取心触发装置进行优化,之后对优化后的保压取心触发装置进行室内实验。结果表明:优化后的保压取心触发装置可为保压控制器实现密封提供足够的初始密封比压,且不影响保压控制器的保压能力,可满足井下瓦斯压力的维持。同时,为了检验保压取心触发装置在整套装备中的应用效果,开展了保压保瓦斯取心现场试验,试验测试过程中保压取心触发装置运行平稳,并成功取得保压煤心样品,验证了保压取心触发装置功能的可靠性。