无阻尼高速列车板结构声辐射特性研究

基于有限元方法结合声学分析软件Virtual.Lab Acoustic建立高速列车铝型材外地板加筋板结构分析模型,完成了外地板结构模态振动特性和板结构声辐射特性分析。重点研究无阻尼条件下边界条件、面板厚度和激励位置对外地板结构模态振动特性和声辐射特性的影响。研究结果表明:板结构加筋后其刚性显著增强;外地板结构边界条件变化对板结构振动声辐射特性影响较小,后续计算采取两端面简支约束;面板厚度增加,刚性增强,使结构截止频率向高频移动,使得外地板结构声辐射能力减弱;激励位置远离板结构中心时,也能够有效减弱外地板结构声辐射能力,可考虑实行区域化划分安装。     

加环筋轴对称壳体振动声辐射特性

为了研究加环筋轴对称壳的声振特性,建立了轴对称壳水中声辐射计算的FEM/BEM(有限元法/边界元法)三维模型,探索了加筋的高度、宽度、数目对轴对称壳的表面平均振速、辐射功率、辐射效率、激励点法向声强以及声场指向性的影响规律。计算方法是在有限元软件ANSYS中建模和模态分析基础上,将有关数据(网格、模态)导入边界元软件SYSNOISE中计算流体-结构耦合状态下的辐射声场特性。结果表明:随着环筋高度、宽度和数目的增大,激励点法向声强、表面平均振速、辐射效率和辐射声功率随频率变化曲线的峰彼此错开;环筋高度、宽度和数目增大时,激励点法向声强以及辐射声功率都有增加,而表面平均振速减小,因而导致声辐射效率的增加;在频率0~700 Hz内,低频时环筋高度、宽度和数目的变化对声场指向性影响规律类似;高频(601 Hz)环筋增多时对称壳尾部声辐射相对增强,而加筋处的中部声辐射相对减弱。     

基于声辐射模态确定声功率

利用声辐射模态方法研究了声辐射问题．以声辐射模态表示振动表面的多极子辐射,构成一组基函数,采用声辐射模态展开振动表面辐射的声场信息．在声场中,选择包围振动表面的封闭表面,振动表面辐射的声功率为声强在该封闭表面上的积分．基于声辐射模态和声场分布模态,推导了计算任意形状振动表面辐射声功率的计算公式,丰富了声辐射问题中的模态分析内容．针对平板辐射,数值计算结果令人满意．     

基于模态扩展的变速器箱体振动识别及辐射噪声优化

提出一种基于模态扩展技术的变速器箱体振动识别方法.以某变速器为例,应用有限元方法计算出变速器箱体的模态频率和特征向量,通过试验测得箱体在运行工况下部分点的振动加速度,将振动加速度映射到有限元模型上,得到各阶模态的参与因子,依据模态参与因子与特征向量识别箱体有限元模型中所有节点的振动加速度.研究表明,识别出的加速度值与实测值的最大平均残差为9.7%,基于模态扩展技术的箱体振动识别方法有效.最后根据识别的加速度计算变速器箱体辐射声功率,确定了3个辐射声功率较大的区域并进行优化,优化后的变速器箱体辐射声功率最大下降1.8dB.     

基于声辐射控制的驾驶室内声场优化

针对板结构的声辐射控制,在小振幅简谐振动情况下,以声辐射模态、直接边界元理论为基础,分析得出结构表面法向振速幅值是影响板结构声辐射功率和辐射声压的主要因素.以某挖掘机驾驶室为例,建立考虑座椅的驾驶室声学边界元模型,通过对板件声功率贡献分析,确定驾驶员右耳处主要峰值频率下声功率贡献突出的板件区域.针对声功率贡献突出的板件,以各板件表面法向振速均方根值的加权值最小为目标函数,建立优化数学模型,进行声场优化.结果表明,多个目标频率下声压响应峰值都有显著的下降.因此,采用所提出的优化方法可有效地控制驾驶室内辐射声场,具有显著的降噪效果.     

基于远场方法的结构声辐射模态研究

以平板为例，采用瑞利积分构造辐射算子，研究了通过远场方法获得的声辐射模态及其物理意义，给出声辐射模态的辐射效率，并进一步讨论了其与近场方法的声辐射模态之间的关系，明确了声辐射模态为辐射体的固有性质，可通过不同方法获得．在此基础上，运用远场方法的声辐射模态进行声功率的计算，对声功率表达式进行了截断并作进一步改进，这样仅用特征频率的前L阶声辐射模态就能计算不同频率的总声功率，使得计算和控制声功率得以简化．     

加筋位置对铝型材板振动声辐射特性的影响分析

以高速列车的内部带三角形空腔的四边固支铝型材外地板为研究对象,采用有限元方法对其进行结构振动特性和声辐射特性研究。重点探究了结构在20 Hz~800 Hz的中低频区域内,不同加筋位置对板结构振动声辐射特性和隔声量的影响。研究结果表明:在中低频范围内,铝型材板加筋后,其辐射声压和声功率能得到很好的抑制效果,在下底板加筋时的抑制效果最为明显,其声学性能最;加筋对铝型材板结构隔声量的影响不明显。     

不同加筋双层板结构隔声特性研究

针对双层板结构隔声性能的分析,很少有对比不同加筋双层板和空腔双层板隔声性能差别的。本文首先分析了夹层为空腔的双层板隔声特性,通过理论、仿真和试验相结合的方法确定选用仿真分析方法的准确性,然后对夹层分别为波纹加筋板和正交加筋板的双层板结构进行隔声特性的分析。对波纹加筋双层板分析时,对比了“全耦合模型”、“声透明模型”和“无内部声腔模型”三种模型隔声曲线的区别。结果表明,三种模型计算的隔声曲线吻合很好,因而可以用“无内部声腔模型”计算。通过对比空腔、波纹加筋和正交加筋双层板的隔声曲线,发现内部加筋对双层板的隔声性能有很大的影响,因而研究了声桥对双层板隔声的影响。结果表明,声桥刚度越大,在频率低时,能抑制两板的共振,增加隔声量,而在频率高时,反而会降低板结构的隔声量。     

不同加筋双层板结构隔声特性的理论、仿真及试验研究

针对双层板结构隔声性能的分析,很少有对比不同加筋双层板和空腔双层板隔声性能差别的。首先分析了夹层为空腔的双层板隔声特性。通过理论、仿真和试验相结合的方法确定选用仿真分析方法的准确性,然后对夹层分别为波纹加筋板和正交加筋板的双层板结构进行隔声特性的分析。对波纹加筋双层板分析时,对比了"全耦合模型"、"声透明模型"和"无内部声腔模型"三种模型隔声曲线的区别。结果表明,三种模型计算的隔声曲线吻合很好;因而可以用"无内部声腔模型"计算。通过对比空腔、波纹加筋和正交加筋双层板的隔声曲线,发现内部加筋对双层板的隔声性能有很大的影响;因而研究了声桥对双层板隔声的影响。结果表明,声桥刚度越大,在频率低时,能抑制两板的共振,增加隔声量;而在频率高时,反而会降低板结构的隔声量。     

基于有限元/边界元的双层周期加筋板声辐射分析

采用有限元和边界元相结合的方法研究了水中双层周期加筋板结构在简谐力作用下的声辐射特性。给出了有限元方程,详细推导了边界元方程,利用有限元和间接边界元的声振耦合方程,计算了在谐力作用下结构表面振动的辐射声场,从而为揭示双层周期加筋板结构声学特性提供了一种数值方法。该数值方法可用于任意复杂结构在流体介质中的振动和声学分析。     

基于多目标规划的低空飞行服务站选址

为改变行政区域划设模式,实现大规模低空飞行服务站选址优化,通过分析完整的低空飞行服务流程,采用聚类方法描述低空飞行服务需求,确定了低空飞行服务站选址的基本准则和约束限制,建立了以服务成本最小化、服务响应时间最短、服务覆盖面积最大和重复覆盖最低的静态优化选址模型;采用"理想点"切入方式,设计了多目标遗传选址算法,搜索最优选址解集.最后,通过算例分析验证模型和算法的优化效果.结果表明:多目标规划更贴近低空飞行服务实际生产的要求,遗传算法更好协调了四个目标函数之间的关系,实现整体最优,且降低了求解的时间复杂度.     

星状集输管网拓扑结构的整体优化

针对星状集输管网结构特点,建立以管网建设总投资为目标函数,以系统中节点连接关系、站点位置、管线参数为优化变量的星状油气集输管网拓扑结构优化模型。将蚁群算法与遗传算法相结合对模型进行整体优化求解。在蚁群算法中,将节点连接关系的确定转化为路径选择问题,将启发因子表示为管段建设成本的函数,用路径方案对应的管网建设总成本计算信息素的积累量。在遗传算法中,以格雷码形式将站址信息储存于染色体上,用蚁群算法求得每种站址分布方案下最优井组和管径,并用其计算各染色体的适应度,从而同步求得最佳站址、最佳井组划分和管线参数。结果表明,所设计算法优化质量高于分级优化,且鲁棒性强,不受计算初始值影响。     

基于响应曲面方法的分区仿真试验模型及其最优观测设计

基于ＳｕｎｇＨ．Ｐａｒｋ的一维分段模型的思想,作者通过引入Ｔ函数,在多维仿真设计空间中给出了一个新的分区试验模型,并证明了新模型在分区处连续等情况下的模型参数性质,同时基于响应曲面方法中的最优设计理论,在计算机辅助设计与构造基础上,给出了新仿真试验模型的饱和最优观测设计,从而使分区试验可用较少的观测点建立起高效的仿真模型,为进一步的工艺优化提供了新的手段·     

基于改进免疫遗传算法的配电网网架规划

为了解决传统方法难以实现配电网网架规划组合优化的问题,针对改进免疫遗传算法具有生物免疫系统中抗体多样性的保持机制和基于抗体浓度的调节更新机制,同时又具有一般进化算法的随机搜索能力,采用改进免疫遗传算法对配电网网架规划进行求解,提高了种群的多样性和遗传算法的全局寻优能力.优化模型以网络年费用最小为优化目标,以线路传输容量、电压降、配电网的辐射性等为约束条件;根据配电网辐射性的要求,以备选网络的生成树作为初始解,从而避免了随机产生初始可行解时速度较慢的弊端.并借鉴支路交换的思想设计杂交算子和变异算子,以避免辐射性检查过程,使得算法的寻优能力大为增强.通过算例验证了该算法的有效性,同时算例结果表明该算法的计算速度比常规免疫遗传算法的计算速度有较大提高.     

基于速度分配的航空器绿色滑行优化

针对航班量过快增长以及机场容量限制导致的机场滑行道拥堵问题,在航空器滑行路径优化的基础上,提出一种基于遗传算法和Yen算法的速度优化方法。首先规定速度变化剖面,以滑行时间和尾气排放为目标,以最大滑行速度和加速度为决策变量,考虑机场滑行规则和滑行限制设定约束条件,建立滑行路径和速度的优化模型;然后利用Yen算法对浦东机场16架航空器的滑行路径进行预筛选,为每个航空器分配3条路径;最后利用遗传算法进行仿真求解,依据最小滑行成本得到最优的滑行路径和速度分配方案。结果表明,优化后的滑行时间降低21.82%,尾气排放降低27.17%,滑行成本降低25.77%,且未产生冲突。可见本文建立的优化模型和方法对提高场面运行效率和减少航空污染具有一定的可行性。     

基于煤粉细度反馈控制的制粉系统优化

利用最小二乘支持向量机分别建立了中间储仓式制粉系统的制粉单耗和煤粉细度模型,采用混合遗传算法对制粉单耗模型进行寻优,以获得不同工况下制粉单耗最小的运行参数,然后利用煤粉细度模型对优化后的运行参数进行煤粉细度预测,根据预测出的煤粉细度是否在给定范围内来反馈控制制粉单耗的优化.对某电厂的50MW机组进行现场热态试验,结果表明这种基于煤粉细度反馈控制的制粉优化控制系统具有较高的可靠性和实用性,可以指导运行人员进行制粉系统的优化调整,从而提高机组运行的安全性和经济性.     

遗传狮群算法的分布式电源定容选址

近年来接入配电网的分布式电源容量越来越大,但不合理的分布式电源定容选址方案不利于配电网的优化运行,故针对分布式电源定容选址问题,分析了分布式电源对配电网线路损耗、节点电压和快速电压稳定裕度指数的影响,并建立了相关的目标函数,同时为加强狮群算法跳出局部最优解的能力将遗传算法的交叉、变异环节引入到狮群算法中,最后在标准的IEEE 33节点配电网络的基础上,对所提方法进行验证,结果表明所得的分布式电源定容选址方案能够有效地降低网络线路损耗,提高节点电压和加强配电网的稳定运行,同时表明遗传狮群算法优化算法比原算法有更强的跳出局部最优解的能力,收敛速度也较快。     

电力系统优化控制中运行时段的最优划分

研究了用于电力系统短期优化控制的日负荷曲线最优划分的方差最小化数学模型,提出了采用Hooke-Jeeves直接优化法的寻优策略.最优时段划分为电力系统经济运行与控制的实用化提供了基础.算例计算结果证明了所提最优划分模型及算法的有效性.     

分布式优化在智能电网经济调度问题中的应用

为了减少智能电网中节点之间信息交换的需求,降低智能电网的发电成本和用户的用电消费,提出了一种时变拓扑下的分布式优化算法,用以寻找经济调度问题的最优解;结合图论的相关理论,将节点之间的信息交换用时变无向图表示,并根据光滑精确罚函数的思想,简化经济调度问题,将优化问题中的不等式约束整理到目标函数中,从而得到一个只含有等式约束的新的优化问题,随后通过调整参数值求得最优值,因为算法考虑了每个节点的容量约束,所以在实际应用中具有更好的普适性;证明了当全局目标函数取得最小值时,各个节点共同达到最优解,最后通过实例验证了算法的有效性和可行性。