论紧凑城市概念下城市设计的作为

"紧凑城市"是目前以欧洲为主的西方发达国家研究如何控制城市蔓延、促进城市可持续发展的代表理论之一,在我国提倡建设资源节约型、环境友好型社会的背景下引起关注。本文从城市设计的专业特征角度出发,分析它在我国紧凑城市构想实现中所具有的优势——化解高密度与适居性之间的矛盾、应对立体思维与系统整合的诉求,进而探讨其作为——优化空间形态结构、提高空间使用效率、改善空间环境质量,以获取该理念在我国实现的技术手段。

基于数值模拟和性能预测方法的主油泵改型优化

在对一600MW汽轮发电机组配套的油系统的主油泵流道研究分析的基础上,采用加大流量设计法进行该泵的改型设计;并利用基于多工况流场数值模拟和性能预测的优化设计方法来优化流道,使设计出的主油泵能满足660MW大型汽轮发电机组的油系统要求。通过数值试验取代传统模型试验,实现了主油泵改型及优化设计目标。工程应用表明文中提出的主油泵优化设计方法不仅可以有效解决设计工况的参数匹配,达到水力性能的要求,实际运行证明该设计方法是可行和可靠的,为该泵的国产化和自主创新奠定了基础。而且可以进一步推广用于类似的叶片泵的改型及优化设计。

气动发动机设计方法与理论的研究进展

气动发动机是一种以压缩空气为动力源的新型发动机,其绿色环保特点十分突出,具有广阔的市场前景。气动发动机的设计难点是提高压缩空气储能利用率,进而改善其性能。阐述了近年来气动发动机的主要设计方法,分析了各种设计方法和理论的不同点,比较了在提高气动发动机效率上的各自优点和不足,对气动发动机设计方法和理论研究所呈现的主要特点进行了总结和展望,提出了以多学科组合优化方法进行气动发动机效率提升途径研究的发展方向。

梯度增强的Kriging模型与Kriging模型在优化设计中的比较研究

在许多工程优化设计问题中,由于需要采用费时的数值模拟方法获得目标函数和约束函数值,出现了优化时间过长、优化难度大的问题。为了提高设计效率,缩短优化设计周期,代理模型方法受到人们的欢迎。近些年来,为了进一步提高设计效率,人们在传统代理模型基础上又发展了一些更高效、预测精度更高的新型代理模型,如变可信度模型、梯度增强的代理模型等。为了研究新型代理模型在优化设计中的优化效率和优化效果,首先结合代理模型、多点加点准则及多种传统优化算法,发展了一套适用于代理模型、梯度增强的代理模型的通用优化算法框架,基于该框架,采用典型的数值算例对当前应用较为广泛的Kriging模型和近些年来发展的梯度增强的Kriging模型进行了对比研究。结果显示,在假定目标函数的梯度与目标函数计算量相同的情况下,采用梯度增强的Kriging模型得到的优化结果在绝大多数情况下都优于采用Kriging模型得到的结果。最后,应用翼型设计算例对两种代理模型进行了对比,其中目标函数的梯度采用与目标函数本身计算量基本一致的Adjoint方法获得;结果显示,梯度增强的Kriging模型表现优于Kriging模型。

旋翼桨尖气动/降噪综合优化设计研究

采用Kriging模型和遗传算法开展了针对桨尖形状的气动/声学综合优化设计研究。为了获得精确的气动及声压特性,得到基于声类比混合方法计算气动噪声需要的声源数据,采用非定常雷诺平均NS方程(URANS)数值模拟旋翼前飞粘性绕流。为了提高遗传算法的优化效率,采用一种基于EI方法的Kriging模型代替费时的数值模拟过程。以AH-1G/OLS旋翼为基准,并以气动性能为约束,噪声峰值最小为目标,进行了旋翼桨尖的降噪优化设计。优化结果表明,文中多发展的优化方法是可行的。

新型混合气举方式设计与优化方法研究

目前常用的深井气举降压设计与变流压设计方法均具有一定局限性,而针对气举变流压设计方法与降压设计方法结合形成的新型混合气举工艺技术尚未有深入研究。根据新型混合气举方式物理模型,从工作原理出发建立了新型混合气举方式的工艺设计方法和优化方法,并与变流压设计方法、降压设计方法进行了对比分析。结果表明,新型混合气举方式的注气深度和排采能力大多介于降压设计方法和变流压设计方法之间,有时超过变流压设计方法,不仅注气深度增加、排采能力增强,还具有便于地面判断工作阀的级次、气举生产稳定和地面能控制气举阀开闭状况等降压设计方法所具有的优点;新型混合气举方式充分地利用了地面注气压力,提高了气举系统效率,其适用范围亦包含降压设计和变流压设计方法的适用范围。本文研究成果为新型混合气举方式完井管柱优化设计和生产参数优化奠定了理论基础,具有较好的推广应用价值。

基于CFD技术的黄坛口水电站机组提效增容改造

针对黄坛口水电站#6机组出力不足的问题,从影响水轮机出力因素为切入点,提出了基于CFD分析技术的转轮水力优化设计方法,实现了与有限元FEA分析的无缝链接,并将该方法应用于黄坛口#6混流式机组提效增容改造的实施过程中。实例应用效果表明,该方法在确保转轮水力优化设计的同时具有足够的刚度和强度,满足转轮制造质量要求,且转轮效率和出力均满足设计要求。

魏家堡水电站增效扩容分析与改造应用

电站改造技术应用是决定工程投资成败和运行效能高低的核心因素和关键环节。文章以魏家堡水电站改造为例,针对机组运行“高水头、高转速、高含沙”等不利因素,应用现代新科技,比选、分析了水轮机组改造优化配置方案,提出了机组抗磨蚀措施,增强了电站运行安全保障,提高了发电效能,以供借鉴。

基于CFD分析技术的水力优化设计方法在云南绿水河二级电站机组改造项目中的应用

云南绿水河二级电站高水头混流式水轮发电机组,由于受到当时的技术水平限制,自1969年设备投运后问题较多,电站进行了多次技术改造,但机组仍然存在机组效率低下、汽蚀和泥沙磨损问题,同时由于转轮的过流能力有限,远没有充分利用现有水力资源,本次电站改造的目标是提效增容,充分利用水力资源,改善汽蚀性能和解决泥沙磨损问题,保证机长期安全稳定运行,改造范围是对2号、3号和4号机组进行全面改造。电站改造采用基于CFD技术的水力优化设计方法的核心技术对电站存在的问题进行了针对性设计,给出了行之有效的全面解决方案,成功地完成了电站改造目标。

基于屈服机制控制的典型半刚性连接钢框架结构优化设计方法

构件截面初选范围及性能评价规则的合理性是实现结构设计高效准确的重要前提。对半刚性连接钢框架结构中不同组件受弯承载力进行不等式迭代推导,建立了适用于构件参数初选取值范围的量化计算方法,即屈服机制控制方法;结合遗传算法和改进成本计算方法,提出了基于屈服机制控制的典型半刚性钢框架结构优化设计方法。对已有试验、有限元参数分析和不同算例的验证性分析结果表明:采用屈服机制控制方法求解的构件参数取值范围可有效控制结构构件屈服顺序,避免结构出现螺栓、连接件失效的“脆性破坏”;屈服机制控制方法可有效减小优化搜索的初始解域,加快优化计算效率;改进的结构成本计算方法,可考虑节点及安装成本,得到与实际情况相符的全局最优解。