多功能风洞及CFD优化设计

上海交通大学在建的多功能低速风洞具有串列式的大小两个试验段。为提高边界层试验时的工作效率,将在大试验段的转盘前部设置自动升降粗糙元装置。为模拟风浪流联合作用环境下船舶/海洋工程结构物的流体动力响应,由旁路风道将风引至循环水槽测试部的上方,并且该测试部的风速可以随时间周期变化。为提高大试验段的流场指标,在与试验结果对比的基础上,用CFD方法模拟了风洞的内部流场,基于DOE结果生成了Kriging模型,采用多岛遗传算法得到最优解。研究结果表明优化设计的结果显著提高了流场的性能指标。

高压异步电机外风扇流场数值计算及优化

为了研究和提升电动机外风扇的冷却能力,依据计算流体力学理论,以YJKK500-4、2 500 kW中型高压异步电机为例,建立电机外风扇区域的三维数学模型和物理模型,给出相应的基本假设和边界条件,并进行数值计算和分析,得到了外风扇区域的三维流体场分布;计算并给出了风扇的外特性曲线,并用实验进行了验证;在风扇叶片长度不变的情况下,改变风扇叶片的偏转角度,通过分析风扇的主要性能参数和计算区域流体的流动特性,得到风扇叶片偏转角度的最优值。计算结果表明,风扇叶片的偏转角度直接影响风扇的冷却能力。研究结果为高效率电动机的风扇优化设计提供了理论依据。

基于ADAMS软件的机械压力机工作机构优化设计

讨论一种计算机辅助设计分析多连杆机械系统的方法,运用ADAMS软件对机械压力机的工作机构进行优化,得到了较理想的目标和结果参数,从而实现了计算机辅助机械压力机的优化设计,为工程中实际机械压力机的机构优化设计提供了较有价值的参考。

基于正交实验的大气静压精密测量静压管设计

为了设计出一套应用于空速校准的远程外置式大气静压精密测量装置的静压管,研究分析静压管的结构参数对静压感测精度的影响程度和显著性,并对静压管结构参数进行优化设计。鉴于静压管结构参数是影响静压管感受误差的重要因素且是多因素多水平的,选择其中对静压感测精度敏感的4个结构参数,采用正交实验设计方法,有效地排列各参数的水平,利用计算流体动力学(CFD)技术分析和仿真静压管大气流场。数值计算结果表明,静压管长度、静压孔直径是影响静压感测精度最主要的2个因素,结构参数最优的静压管在M a<1时,C p<0.019 8,静压感测精度高。通过现行拖锥法的静压管参数仿真和低速风洞实验验证了模型和数值计算方法的正确性和准确性,该方法对机外远程外置式静压精密测量的静压管设计具有一定参考价值。

配电网静止同步补偿器的驱动与吸收电路设计

配电静止同步补偿器(DSTATCOM)的可靠性与主电路功率开关器件的驱动和保护密切相关,DSTAT-COM运行中的诸多故障很大程度上与主电路功率开关器件有关。为了使功率开关器件稳定、可靠的工作,讨论并设计了DSTATCOM主电路功率开关器件IGBT的驱动电路和吸收保护电路。驱动电路采用集成智能驱动模块2SD315A,该模块集驱动、隔离、保护为一体且结构简单、功能强大、使用方便,非常适合于实际装置的开发。给出了利用2SD315A设计驱动电路的详细过程并为2SD315A设计了可靠的上电复位电路吸收保护电路采用RCD型电路,介绍了RCD型吸收保护电路的工作原理。根据RCD型吸收保护电路的工作原理和吸收保护电路安全可靠工作的目的建立了电路参数优化设计的数学模型。该模型中以功率开关器件承受的浪涌电压最小、放电时间常数最小和投资成本最小为目标函数。然后通过并行自校正多目标遗传算法优化吸收保护电路参数,给出了一个设计实例。实验装置的实际运行证明:所设计的IGBT驱动保护电路性能优良、可靠性高,对其它同类型的电力电子装置有较好的借鉴作用。

双应力交叉步降加速寿命试验优化设计Monte-Carlo仿真

为进一步缩短试验时间,实现产品可靠性的快速评定,在综合应力加速寿命试验优化方案设计的基础上,提出了一种基于Monte-Carlo仿真的双应力交叉步降加速寿命试验优化设计方法。采用Monte-Carlo对步降加速寿命试验进行仿真模拟,以正常使用应力下的p阶分位寿命渐近方差估计为目标函数,以各试验应力水平及对应应力下的试验截尾数作为设计变量,采用MLE理论进行统计分析,建立了基于仿真的双应力交叉步降加速寿命试验优化设计模型。最后通过三次样条插值拟合理论对目标函数进行拟合,降低了仿真规模,提高了试验效率,为电子装备寿命预测的加速试验方案优化设计提供技术支撑。

旋转-直线型两自由度超声波电机建模与设计

多自由度超声波电机具有机械集成度高、控制精度高和无电磁干扰等独特优势,在微型机器人、光学设备和精密装配等领域有着广阔的应用前景。为了提升旋转-直线型两自由度超声波电机的性能和效率,提出了基于复损耗系数的定子数学模型及结构优化方案:在约定的边界条件下,以电机定子的两自由度输出性能为优化目标,以定子的结构参数为变量展开优化设计,并引入相对敏感系数来筛选核心优化参数。在综合比较各参数的影响后,制作多组样机进行比对测试,结果显示数学模型和实验数据的变化趋势基本一致,优化后的电机性能得到大幅提升。

等效水深截断系统优化设计问题的新求解方法

考虑总系泊系统水平和垂直两个方向的恢复力以及具有代表性的单根系泊缆静力等特性进行等效水深截断系统优化设计,以替代全水深系统进行混合模型试验。在使用混合离散变量模拟退火方法时提出了一种"接力棒"寻优方式,若每棒寻优结束后变量到达上限或者下限时,须扩大上限或缩小下限。以工作水深为320m的10万吨内转塔式系泊FPSO作为研究对象,其截断水深为80m进行等效水深截断系统优化设计计算。数值试验结果表明,截断系统设计是成功和有效的。

跨坐式单轨车辆转向架构架的轻量化研究

以跨坐式单轨车辆转向架构架为例,以构架厚度为设计变量,应力为约束条件,质量最小为目标函数,利用结构优化设计方法,对其进行了尺寸优化设计。利用Hypermesh软件中的Opstruct模块进行尺寸优化求解。优化后的构架部分部件厚度变化明显,其自重降低22%,得到了同时满足静强度、刚度和疲劳寿命要求的构架轻量化设计优化方案。

底层柔性建筑和液压质量控制系统(HMS)的抗震优化设计方法

本文在文献[1—3]的基础上,建立了液压质量控制系统(HMS)的参数优化方法,并对其和底层柔性建筑构成的底层柔性控制抗震建筑新体系的整体优化问题进行了研究,提出了简便实用的优化设计方法,为HMS的工程应用奠定了基础。

双向偏转平台消隙齿轮拉簧的优化设计

为了减小或消除齿轮传动中的反向空程误差,满足传递所需的功率,除了合理的结构设计,最为关键的是确定消隙齿轮中的拉簧参数。根据伺服电机的输出功率和齿轮传动的设计参数,利用极大极小值优化方法对所选用的消隙齿轮中的拉簧进行了优化设计,并将优化结果计算成所需消隙齿轮拉簧的具体工作参数,绘制了该消隙齿轮拉簧的工作图。

平衡线性混合效应模型的最优设计

研究了一般平衡线性混合效应模型下的最优设计问题.主要关注模型固定效应估计,随机效应的估计以及对个体未来观察值预测的最优设计.以de la Garaz现象和Loewner偏序为工具降低求解最优设计问题的维度,用解析方法或数值方法求解最优设计,并利用等价性定理判断解的最优性.

STRAP——注重人性化设计的结构分析设计软件

介绍了STRAP结构分析设计软件中几项独具人性化的设计功能 ,力图对使用者进一步了解和熟悉STRAP结构分析设计软件的使用功能起到抛砖引玉的作用。

钠硫储能电池保温层二次优化设计

保温层的设计对保证钠硫电池处于最佳运行状态至关重要。为了解决一维热传导模型结果与实验值相差过大的问题,基于三维导热理论模型,采用有限元软件ANSYS Workbench建立了保温层实体模型,数值模拟了各层保温材料的温度分布情况,并提出了一种钠硫电池保温结构二次优化设计方案。结果表明:采用三维模型的计算结果与实验值较接近;优化保温层材料与结构后,保温结构厚度缩减了37.5%,且最外层温度明显减低。实验结果可为储能电池保温结构的二次优化设计提供技术参考。

基于有限元法优化法兰盘止口的设计

金属叠片挠性联轴器联接时,在油压的作用下,使得被包容件(轴)和包容件(法兰盘轮毂)在径向都会产生一定量的变形,以获得足够的胀紧力,确保传递足够的扭矩。然而,法兰盘轮毂的变形将直接导致法兰盘上的止口发生形位变化,影响凸止口和中间段凹止口的装配精度;变形量过大时,甚至导致无法装配。利用ABAQUS有限元软件仿真计算,修正凸凹止口的配合公差,优化对止口设计,避免了配对零件的报废,对生产具有重要的指导意义。

数控机械手换刀精度优化控制仿真

数控机械手主要作用就是换刀,由于在换刀过程中会出现刀具不能精确地换到对应位置,影响机床正常工作。为了能够减小这种误差。通过系统的建模、有限元仿真和优化的方法对其结构进行建模、静力分析和模态分析,得到整个装配体的位移和应力以及它的固有频率、振型,然后将优化前和优化后的机械手进行对比。结果显示,总的位移相对于优化前的位移有了大幅的减少,且使一二五六阶模态固有频率变大,三四阶模态固有频率减小。综合仿真分析结果可得,上述优化方法可以有效减小数控机械手误差,为后续机械手设计提供了依据和借鉴。

基于正交试验与APDL的SF_6变压器气箱结构优化

采用ANSYS软件对SF6变压器气箱进行应力分析,得到箱体结构的应力和位移分布。分别选取箱盖、箱壁的最大等效应力和最大位移变形作为优化目标,采用正交试验方法分析各参数的影响,得到加强部件的最优分布情况。进而采用APDL参数化方法,分别提取箱盖厚度、箱沿厚度及定位件厚度等参数作为设计变量,以体积轻量化为目标进行优化设计。结果表明:优化后结构总体积比原结构降低了15.2%,为气箱结构后续改进及优化提供参考。

基于有限元法的恒温浴缸设计

当今社会产品的人性化程度和节能环保性能效果是决定销售量的重要指标,而传统浴缸在这2个方面仍存在技术缺陷。该项目提出了一种基于有限元法的恒温浴缸设计模型,使浴缸在不使用辅助加热系统情况下,更有效地保温和节水。该浴缸模型在人机工程学理念的基础上,通过热水自动注入的方法使得浴缸中的水温保持恒定,再通过改变出、入水口位置达到节水效果,最终实现恒温浴缸的设计需求。其设计可以更好地满足节能性和舒适度的要求,同时可以实现机械智能化,具有较好的参考与实用价值。

基于数字化计算的无源滤波器的优化方法

本文主要介绍一种结合优化算法和仿真分析优点的无源滤波器的设计方法。此方法基于作者编写的程序控制Matlab Simulink滤波仿真模型,实现模型中滤波器电容与电感参数的自动修正以及仿真结果的自动评估,从而得到最优的滤波器设计。这种方法可以充分利用计算机仿真分析的能力,省去了传统方法中复杂的计算,并且通过简单修改可以应用于多种类型的滤波器设计。

当代景观语境下的建筑设计浅析——以黄浦江E10单元E01-1d地块城市公共空间建设项目中的建筑设计为例

景观都市主义思潮影响下的当代景观具有生态性、文化性、美学性、关联性、动态性、不确定性的特征;同时建筑、绿地、广场、公园以及道路、河流、湿地等诸要素都有机整合在景观的宏伟框架之下,成为替代建筑技术的城市的整合手段。当代景观语境下的建筑设计顺应景观的统筹协调框架,设计具有以下特征:大尺度城市生态景观建筑群、景观系统化的基础设施建设,以及多学科协同参与的设计过程。文章结合实际项目实践对上述特征进行操作层面的梳理与解读,以期指导未来相关设计及其理论的推演与发展。