基于人工蜂群算法和有限元强度计算的集装箱船剖面结构优化

[目的]现有基于有限元强度计算的结构优化研究大多采用改写单元节点信息文件来实现参数化建模的方法,为解决在船体剖面结构优化过程中难以考虑型材数量变化的问题,提出一种基于参数化几何建模分析和人工蜂群(ABC)算法的船舯剖面结构优化方法。[方法]首先,在Matlab平台编写蜂群算法,并基于ABAQUS内核语言Python建立能够在其CAE模块中生成几何模型的脚本文件;其次,建立能够提交有限元计算和读取结果的Python脚本文件,通过将算法每次生成的解改写到脚本对应位置完成几何模型的更新,后台调用ABAQUS并依次运行脚本文件;最后,将计算结果返回到Matlab平台中进行校核,完成参数化几何建模与有限元分析。[结果]以4600 TEU集装箱船在总纵弯矩作用下的舱段剖面结构优化为例验证了该方法的可行性,得到集装箱船舱段结构减重达18.7%。[结论]经对比分析,在设定条件下基于有限元的优化方法比基于规范的优化方法更加充分。

基于遗传算法的飞机垂直剖面优化研究

垂直剖面优化的主要功能是优化飞机在纵向飞行过程中的航迹参数,是飞行计划及飞机性能管理的重要组成部分。垂直剖面优化的主要作用为减少飞机飞行过程中的燃油成本或综合考虑时间成本及燃油成本来降低飞行的运营成本。以某型飞机为研究对象,进行了垂直剖面性能数据分析,基于能量状态法完成了优化指标设计,采用遗传算法完成了纵向飞行轨迹优化求解,实现了最低燃油消耗、最小运营成本设计。

生长进化拓扑优化算法在油船中剖面结构优化上的运用

单元进化生长拓扑优化算法较之其他拓扑优化算法有其独特之处,文章通过引入单元生长进化算法对VLCC中剖面横撑结构进行优化设计。结合单元应力指标函数及单元权重系数确定优化模型的目标函数,通过计算单元应力确定单元权重系数的迭代递推关系式,结合有限元平衡方程建立优化数学模型,通过解析计算知优化模型目标函数的取值主要取决于体积函数值,依此建立完整的单元生长进化优化流程。通过与ANSYS连续体拓扑优化计算的比较可知单元生长进化算法更加简单高效,对VLCC轻量化设计具有一定的理论参考价值。

考虑弯扭强度和频率约束的集装箱船中剖面优化设计

结合CCS规范和薄壁杆件理论,建立了考虑弯扭强度和频率约束的集装箱船中剖面优化设计的模型,考虑到中剖面优化设计中的设计变量为连续和离散的混合变量,利用isight中集成的自适应模拟退火算法,建立了巴拿马型集装箱船中剖面优化设计系统,并对3100TEU集装箱船中剖面进行了优化设计,取得了合理的结果.

节能轴支架的作用原理设计方法和叶剖面优化

介绍了节能轴支架的作用机理、设计方法和叶剖面的优化。节能轴支架的作用机理与桨前固定导轮相似 ,但设计要比桨前固定导轮简化 ,并要兼顾轴支架自身的作用和要求。文中详细给出了轴支架的布置形式和在船模试验中获得的显著节能效果。试验结果证明把轴支架的两支臂设计成有约 1 0°的收缩角可增大节能轴支架的预旋作用 ,从而增大节能效果 ,使轴支架的节能效果达约 1 2 %。空泡试验和激振力测量结果表明 ,把Eppler的翼型势流设计方法设计翼型与解 N-S方程进行流场分析相结合 ,用层流型高升阻比翼型优化节能轴支架是成功的 ,能有效地降低轴支架的阻力和推迟空泡初生 ,从而有利于节能轴支架在高速船上推广应用。

螺旋桨叶剖面优化设计比较研究(英文)

比较研究了船舶螺旋桨最高空泡起始航速的叶剖面优化设计方法。优化设计方法由剖面参数表达、空泡斗预报和最佳空泡起始性能遗传算法翼型优化三部分组成。Eppler方法采用10个参数表达任一翼型,已被有效应用到最高起始航速的螺旋桨叶剖面优化设计中。除了Eppler方法中的设计参数,剖面参数表达也可采用B样条曲线的控制点参数实现。对上述两种剖面参数表达方法进行了叶剖面优化设计比较研究,得到了一些结论。

粒子群算法在翼型剖面优化中的应用(英文)

为设计出具有良好升阻比性能的翼型剖面,采用智能优化领域新兴的粒子群优化算法(PSO)结合面元法对翼型进行优化设计。文中给出了PSO算法的数学模型及其在翼型优化设计中的主要计算过程,并以Naca66mod翼型为原型进行设计。获取了翼型优化过程中每一步处的翼型剖面形状、翼型表面压力系数分布以及翼型的升力系数、阻力系数和最大厚度比,结果分析表明经过优化后的翼型与原型相比,具有升力系数增加,阻力系数减小这一有利的特征改变。同时采用CFD方法对两种翼型进行数值模拟计算,获得同上的结论,进而验证了PSO方法在翼型优化设计中的可行性。

中心管技术优化产液剖面方法研究

在底水油藏开发过程中,普遍存在的过早见水的问题,底水锥进也是导致水平井停产的主要原因,因此急需对产液剖面进行优化。本文介绍了中心管这种现场应用普遍的完井技术,分析了中心管完井的基本原理、特点及其流量计算方法。针对含有底水和气顶的油藏,本文通过改变中心管与井筒长度的比例,减少局部生产压差过大并有效延缓气水锥进,提高无水采收率。

基于模拟退火算法的舰船中剖面优化设计

舰船中剖面优化设计中的设计变量应为连续和离散的混合变量,文中引入的模拟退火算法能很好地解决连续和离散混合设计变量的优化问题.将经过改进的模拟退火算法应用到舰船中剖面结构优化设计中.实船的优化计算算例取得了合理的结果.由此表明,应用模拟退火算法进行舰船中剖面结构优化设计是可行且高效的。

基于人工蜂群算法的油船舯剖面优化设计

基于HCSR规范,以舯剖面净面积最小为优化目标,以区域纵骨间距个数、板厚、型材尺寸、板缝位置为设计变量,采用人工蜂群(ABC)算法,建立适用于油船的舯剖面优化设计模型。以一艘320 000 DWT油船为例,对其进行优化设计,优化结果验证了人工蜂群算法用于船舶舯剖面结构优化的可行性和高效性。

白沙面板堆石坝剖面优化设计

白沙面板堆石坝设计,采用三种不同的岩石填料,通过E-B二维选优和三维印证,使溢洪道开挖料得到充分利用,比采用纯硬岩料填筑大坝堆石体,节约投资约1020万元。

面向控制到达时间的巡航飞行剖面实时优化

到达时间的精确控制为管制自动化系统管制飞行剖面提供智能决策支持。通过把航程距离均分成多段,建立航空器在每一分段航程的燃油消耗模型,并结合实时飞行状态数据和预计到达时间(ETA),运用遗传算法动态优化各均分段所对应的空速加速度,进而达到精确控制航空器到达时间、实现飞行剖面优化的目的。实验结果表明,该算法收敛速度较快,能把到达时间误差控制在±4 s范围内,为新一代的管制自动化系统提供支持。

基于成本指数的飞机垂直剖面优化研究

基于成本指数的垂直剖面优化以飞行成本最优为目标,计算各飞行阶段最优速度和最佳高度。分析了经济模式下最优速度和最佳高度的计算原理,给出了由飞行管理系统进行垂直剖面优化的实现途径,并简要介绍了多重限制在计算中的考虑。

基于纵弯曲强度可靠性分析的船舶中剖面优化

研究基于船舶纵弯曲强度可靠性分析的全概率方法,以通过波浪载荷直接计算软件和船舶剖面强度信息计算得到的纵弯曲强度失效概率为目标函数,以相关规范对剖面构件的尺寸要求和剖面面积上限作为约束条件,通过MATLAB建立优化模型。并结合MATLAB集成的遗传算法工具箱对船舶中剖面进行优化设计。算例结果表明在剖面面积减小了0.38%的情况下,纵弯曲强度失效概率由原来的7.22×10-5降低为1.32×10-5,表明此方法用于船舶中剖面结构优化是行之有效的。

重力坝剖面优化设计研究

重力坝作为水利工程中的一种重要坝型,已经得到了广泛的运用,然而坝体的剖面优化一直是困扰设计人员的一个难题.论文结合非线性规划和有限单元法,提出了一套坝体剖面优化设计的思路,并结合实例对该思路进行了验证,结果表明,计算结果完全满足要求,能够较好地运用在重力坝剖面设计中.

基于多元优化的百米级胶凝砂砾石坝设计方法

随着胶凝砂砾石坝(CSG坝)筑坝技术的提高,对百米级CSG坝的建造需求不断增加,亟需对不同剖面形式和胶凝含量的百米级CSG坝进行研究。本文采用有限元法建立CSG坝响应面预测模型回归方程;将预测模型回归方程作为目标函数,运用人工蜂群算法对CSG坝剖面形式及胶凝含量进行优化,得到一系列最优剖面解集;选取一组优化模型与实际工程开展模型试验进行对比验证。结果表明:两组模型在加载过程中的破坏模式不同,实际工程模型坝体与坝基接触面出现裂缝并逐渐发生贯通,坝踵处出现剪切裂缝破坏;优化模型发生滑移失稳破坏,坝体本身未见明显结构破坏,说明优化模型的结构强度得到了增强;正常工况下,优化模型较实际工程水平位移减小了36.9%,竖直位移减小了25.5%,超载安全系数增大了9.1%。结果为实际工程中CSG坝的剖面形式优化和百米级CSG坝的建造提供参考。

结合长庆油田陇东钻井现场实际的施工设计优化与完善

2016年的钻井生产中,长庆油田甲方对常规井的井身剖面和井身质量有了更高的要求,新版井控细则的修订,对井控的要求也有了新的变化,以往工程施工设计已经不能适应新的要求,有必要对工程设计进行一次细化完善,使施工设计更能贴合现场的施工实际情况,指导现场的轨迹控制和井控等方面的工作。

唐7-斜65井轨迹优化与控制技术

本文重点分析了如何采用分井段变曲率优化唐7-斜65井剖面和整体兼顾的轨迹控制理念,改变以往组合控制轨迹的观念,完成长达1000多m斜井段的控制,有效减少井下复杂机率,保证井下安全。总结唐7块地层自然造斜规律并加以利用地层自然造斜力,减少滑动钻进进尺,提高机械钻速。针对本井设计和轨迹控制经验进行总结、归纳,为以后钻该类井提供了有益的借鉴,实现提升钻井速度,提高经济和社会效益。

复杂约束对船舶结构优化结果的影响

结合国际海事组织(IMO)对建设和发展绿色船舶的要求,以及业内对船舶节能减排问题的普遍关注,基于《油船与散货船协调共同结构规范》(HCSR)描述性要求,对一艘载重量为1.1×10^(5) t的油船的中剖面结构进行优化设计。以多学科优化软件Isight为优化平台,以多岛遗传算法为优化算法,对比分析简单和复杂2种约束条件下的优化结果。研究结果显示,仅采用简单约束的优化方案、采用简单约束和屈曲强度约束的优化方案,以及采用简单约束、屈曲强度约束和疲劳强度约束的优化方案,分别能使中剖面面积减小5.72%、5.03%和4.81%。研究结果表明:疲劳强度约束对优化结果的影响较小,必要时可将其忽略;屈曲强度约束对优化结果的影响较大,不可忽略。

侧钻井技术在江苏油田的应用

为充分利用地质、工程报废井眼，低成本挖掘油藏剩余油，侧钻已越来越多的用于油田开发。针对江苏油田近年侧钻井的施工现状，从侧钻井工程设计及现场作业等几个方面进行探讨．旨在为江苏油田侧钻井提供介绍参考。