基于深度神经网络的小样本船舶流场预测

实验与数值模拟的流场结果是船舶几何结构设计的重要参考依据,近年来深度学习的发展则为其提供了新的思路。为缓解试验过程与CFD计算成本高、耗时长的问题,本文基于Pix2Pix框架搭建船舶二维物理场的预测模型,利用迁移学习解决小样本问题,改善23个高精度样本的预测精度,有效预测各方向压力和速度分量的二维分布,并结合插值算法构建三维点云。本文将船身附近物理量梯度的结构相似度(SSIM)作为二维评价指标,将基于N-S方程的4个物理指标作为三维评价指标。结果表明,SSIM平均值变化范围为0.47~0.88,三维指标的平均绝对误差及均方根误差均小于3.5%。相较于实验与数值计算,本文提出的模型具有快速、便捷等优点,可为优化船身几何设计提供一定参考。

双艉鳍船型的参数化建模及线型优化

将参数化建模技术与CFD仿真技术相结合,并进行阻力性能优化是目前最常用的船型优化方法。该文以某双艉鳍集装箱船为研究对象,为提高航行性能,对其双艉鳍进行设计优化。采用全参数化建模方法对双艉鳍进行参数化设计,同时,通过CFD仿真技术、结合NSGA-Ⅱ优化算法并以阻力及伴流均匀度为优化目标,完成双艉鳍船型的优化设计。优化后的船型在阻力降低的基础上,伴流均匀度也获得明显改善。

柴油机活塞碗参数化建模方法及在优化设计中的应用

为解决活塞碗排放优化过程中的参数驱动问题,提出一种柴油机活塞碗的参数化建模方法。该方法能够确保在活塞碗轮廓线变形过程中燃烧室的控制容积不变,以满足恒定压缩比的要求。采用CAESES建立活塞碗的参数化模型,在CONVERGE中对活塞碗内的燃烧进行分析,使用CAESES的遗传算法驱动优化流程,通过案例验证该方法的有效性。结果表明:遗传算法对活塞碗进行4代优化后得到的算例最佳,NO_x浓度降低66%,Soot浓度降低78%。

煤矿多绳摩擦式提升机故障诊断

为提升煤矿设备的智能化运维能力、提高设备的故障诊断与检修效率,某煤矿搭建设备故障预警与诊断平台,远程实时监测设备的振动和工艺量信号参数,对设备的运行状态进行评估。在监测过程中发现主井多绳摩擦式提升机滚筒非驱动端轴承位置的轴向测点振动速度幅值明显高于其他方向测点,且各测点振动幅值有一定的上升趋势,因此对其各测点的振动信号进行详细的幅值域、时域及频域分析,诊断出该提升机滚筒非驱端滚动轴承因长期承载较大的轴向力导致轴承部件出现疲劳剥落现象。通过解体检查,验证了诊断结果与拆检状态完全一致。此故障诊断分析方法对于煤矿多绳摩擦式提升机等低速、重载型设备故障诊断具有一定工程借鉴价值和参考意义。

多级离心泵叶频振动故障诊治

针对某多级离心泵机组振动超标导致的运行故障问题,通过解析振动信号及泵组的结构设计,得出该故障与以泵组叶轮叶片通过频率BPF (叶频)为主导特征的流体诱导振动有关,并可能受部件结构频率、轴承支承刚度等因素的影响。现场在泵轴承箱体与底座之间焊接拉筋,提高轴承的支承刚度,改变部件的固有频率,降低BPF的振动能量。为彻底解决此故障问题,优化泵体、轴承箱体、转轴等部件结构,避免部件的固有频率接近叶频而引起共振。本文的分析方法和解决措施可为解决工程问题提供参考。

基于长短时记忆模型网络的水处理系统参数预测与评价

本文以火电厂化学水处理系统为对象,分析运行数据中影响水处理系统性能的关键参数,建立了一种基于最小冗余最大相关性和长短时记忆模型网络的水处理系统参数预测与评价方法,实现了4h和12h的差压参数预测,并通过与实际值进行对比,取得了较好的预测效果。本文所建立的方法可以为化学水处理系统短期趋势预测和清洗周期预测提供方法支撑。同时也可以为相似设备的趋势预测和清洗周期预测提供方法支持。

小样本规模船型优化策略的选择研究

选择合理高效的优化策略进行小样本规模下的船型优化,以KCS船的阻力性能为优化目标,对比分析不同优化算法的优化效率和阻力性能提升结果。首先,利用CAESES软件参数化变形技术实现船型的自动变换,分别对球鼻艏、船体入流段与去流段、艉封板以及船体其他位置进行组合变形,同时考虑排水体积和浮心纵向位置的约束;其次,采用船舶水动力专用CFD软件SHIPFLOW对船型的总阻力性能进行评估,与模型试验数据对比验证预报方法的精度;另外,分别采用CAESES软件集成的多种主流优化算法和自研优化算法Silverbullet的不同优化策略进行最优值的探索,对比分析不同样本规模下的优化效果。结果表明,在样本规模百次左右的情况下,Silverbullet算法的优化效果优于CAESES软件中集成的主流算法,当Silverbullet算法开启智能边界突破技术后,能够进一步获得总阻力性能的提升。

基于B样条的斜流压气机机匣处理优化设计

针对一台高负荷单级斜流压气机轴向缝机匣处理搭建了基于B样条曲线造型的优化平台,并进行了多目标优化设计,根据优化得到的数据库分析了各设计参数对机匣处理效率与扩稳性能的影响规律。在优化所得的非劣解集中选择了三个典型轴向缝机匣处理设计,探究了其对于压气机效率与稳定性的影响规律和机制。结果表明轴向缝机匣处理在动叶叶顶区域通过抽吸作用施加了一股循环流动,减轻了叶顶与通道中的堵塞。综合考虑稳定裕度与效率指标,最终得到的轴向缝机匣处理设计在仅损失0.28%峰值效率的情况下得到了19.84%的稳定裕度扩宽量。

降维和聚类筛选可燃固废基元及其热重表征

可燃固废无害化处理需求日益增长,采用焚烧方法可有效实现其资源化、减量化和无害化。可燃固废的热化学特性对燃烧过程的组织具有重要意义,但由于可燃固废来源和种类的多样性,可燃固废特别是混合可燃固废的热化学性质表征是一个亟待解决的难题。以某几种典型的可燃固废作为基元,可以简化、高效、系统地表征其他可燃固废的热化学特性。采用主成分分析方法进行降维,再通过层次聚类方法将可燃固废归类,基于完备性、独立性和确定性3种基元性质和中心原则、简单原则2种筛选机制的约束下,量化比选出乳胶手套、硬塑料袋、PE、PET、淀粉、木质素、纤维素和半纤维素8种物质作为基元,并对基元的热重特性进行表征,依据热重特性分析并建立了可燃固废热转化基元表征的方法。并通过对一种工业可燃固废(包装布)进行拟合(灰色关联度高达0.989),验证了降维和聚类筛选基元方法的实用性和准确性,为可燃固废的热转化特性和处置方法提供参考。