涡旋型线齿头修正的参数分析优化

针对涡旋型线齿头的参数优化选取,以双圆弧修正和双圆弧加直线修正两种涡旋型线齿头修正为例,推导了两种修正的几何模型,建立了修正齿齿形参数和修正齿面积的数学模型,分析了实现两种修正所需要的初始参数,并讨论了修正齿参数和修正齿面积随各初始参数变化时的变化趋势;以修正齿面积和修正面积系数为优化目标,采用多目标遗传算法对两种修正中各参数不同组合时的选取进行了优化,得到了各参数的一组非劣解集.结果表明该模型可为双圆弧修正和双圆弧加直线修正的初始参数的选取提供参考.     

圆渐开线变截面涡旋压缩机型线的参数优化

圆渐开线变截面涡旋压缩机的优化设计均以几何性能为目标。为了得到在几何性能和力学性能方面更为优越的涡旋压缩机,文章建立圆渐开线变截面涡旋压缩机压缩比和轴向气体力的数学模型,分析压缩比和轴向气体力随型线参数的变化趋势;结合几何性能和力学性能,以压缩比倒数和轴向气体力为目标函数,利用多目标遗传算法对其进行优化,得到不同参数变化下的非劣解集。对优化型涡旋盘与未优化涡旋盘进行的定量分析结果表明,优化型涡旋盘的压缩比提高了16.14%,轴向气体力降低了5.62%,证明了优化的可行性。该研究为圆渐开线变截面涡旋压缩机设计时型线参数的选取提供了一定的参考。     

车用涡旋增压器型线参数的优化计算

涡旋型线参数对车用涡旋增压器的性能具有重大影响 .在分析涡旋型线参数相互关系的基础上 ,首先对显著影响车用涡旋增压器机械负荷、容积效率的因素进行了详细的分析 ,建立了优化计算的目标函数 ;然后考虑各参数对涡旋体工艺性和造型的影响 ,进一步建立了优化计算的约束条件 ,最终通过复合形法对涡旋型线参数进行了优化 .为增压器与发动机的优化匹配提供参考     

基于多种群遗传算法的涡旋型线误差评定

为了提高涡旋型线的评定精度和效率,基于展成法开发了涡旋型线误差快速测量系统,分别对固定涡旋体和转动涡旋体进行测量.建立了以涡旋中心偏差和转角偏差为参数的涡旋型线径向误差数学模型.分别采用不同的优化算法对涡旋型线误差进行了评定,评定结果表明:多种群实数编码遗传算法(RMGA)对固定涡旋体和转动涡旋体涡旋型线误差评定结果分别为13.01和11.48μm.RMGA能满足涡旋型线误差的评定精度和效率.     

组合型线涡旋压缩机的动力学模型

对组合型线的涡旋压缩机进行力学分析,并利用MATLAB给出这些力学参数随曲轴旋转的动态变化规律,在此基础上建立起主要部件的动力学模型,为组合型线涡旋压缩机的设计奠定了基础。     

涡旋膨胀机改造及试验性能研究

针对涡旋膨胀机普遍存在输出功率和气动转化效率相对较低的问题,提出了基于涡旋体型线修正和进口面积调整的2种涡旋膨胀机结构改造方法。以具有圆弧加直线型线结构的涡旋压缩机为例,采用圆渐开线加过渡直线的组合型线修正方法,结合进口面积调整原则完成了涡旋膨胀机改造。试验结果表明:改造后样机全效率最高可达53%,输出功率随供气压力升高而增大,其中550kPa供气压力时输出功率可达780W;相同工况下,进口面积增大30%,输出功率增幅可达100W,全效率提高10%。该结果验证了涡旋膨胀机结构改造方法的有效性,为涡旋膨胀机结构设计和实用化奠定了理论和实践基础。     

基于Frenet标架的变截面涡旋型线构建与性能研究

在涡旋压缩机的型线设计中,针对传统等截面涡旋型线压缩比低、动静涡旋面积利用率不够充分等问题,提出一种新型的变截面涡旋型线.运用Frenet标架分段构建了由圆渐开线和三次曲线组合而成的涡旋型线并建立了该型线的基本几何理论.引入行程容积、压缩比、面积利用系数、轴向气体力以及切向气体力对涡旋型线的性能进行评价.结果表明,与传统的由单一圆渐开线构成的等截面涡旋型线相比,新构建的变截面涡旋型线的几何性能显著提高,而动力性能的变化幅度较小;行程容积、压缩比和面积利用系数分别提高了8.80%、10.57%和8.84%.     

型线参数对变截面涡旋压缩机齿厚的影响

为定量研究变截面涡旋压缩机的齿厚变化规律,提出一种由圆渐开线、高次曲线和圆弧组合而成的变截面型线,根据几何模型得到了一种计算变截面涡旋齿齿厚的数学模型,通过对此数学模型的求解,详细分析了影响齿厚的因素,精确建立了齿厚与型线参数（基圆半径、回转半径、齿厚控制系数、最大展弦和连接点）之间的关系.研究表明:所建立的数学模型能够准确描述变截面涡旋齿的齿厚变化规律,并且可以根据设计需求对齿厚的大小以及变齿厚的起始位置进行定量设计,为涡旋齿的柔性化设计提供了思路,该数学模型同样适用于其他类型组合型线的涡旋齿齿厚计算.      

基于多学科设计优化的通用涡旋型线形状优化

针对传统单一涡旋型线难以达到最优压缩特性的缺陷,提出了多学科设计优化方法,利用该方法进行了涡旋型线结构参数的设计优化,建立了基于泛函的通用涡旋型线多学科设计优化数学模型,对基于泛函的通用涡旋型线进行了形状优化,最后给出了涡旋型线形状多学科设计优化方法实例分析.得出了一组能满足多性能较优要求、形状性态良好的涡旋型线,与传统的基圆单一涡旋型线相比,其压缩性能均有显著提高,体积利用系数和压缩比分别提高了15.73 %和22.79 %.     

基于自适应NSGA-Ⅱ算法的变截面涡旋盘优化

针对目前对涡旋压缩机涡旋盘的优化设计多以几何性能最佳为优化目标,其力学性能较差这一缺点,提出了基于自适应第二代非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)、综合考虑力学性能和几何性能的变截面涡旋盘多目标优化设计方法.针对由基圆渐开线和高次曲线组成的变截面涡旋盘,确立了以涡旋型线特征参数表示的动涡旋轴向气体力及内容积比数学模型,以轴向力最小和内容积比最大为设计目标进行多目标优化设计,引入了根据种群的进化状态来进行自我调节的交叉算子和变异算子,以提高NSGA-Ⅱ算法的效率和最优解的分布均匀度,并得到了Pareto最优解集.在最优解集中挑选三种优化型涡旋盘与传统型涡旋盘进行对比分析,其最大轴向气体力分别减少了3.20%,1.08%和1.90%,内容积比分别提高了5.37%,6.64%和3.35%,表明提出的优化方法可以得到综合性能较优的变截面涡旋盘.     

涡旋压缩机渐开线型线始端多对圆弧修正

为了提高涡旋压缩机的综合性能,提出了涡旋齿始端多对圆弧修正,这是一种能生成完全啮合型线的圆弧类修正方法.通过对2对圆弧修正的讨论,得出了任意n对圆弧修正涡旋齿的生成方法、始端几何参数间的通用关系式和修正圆弧方程.与传统的单对圆弧修正相比,多对圆弧修正同时可有效地提高压缩机的压缩比和涡旋齿始端强度.研究结果可直接应用于型线修正设计,所提出的圆弧作为涡旋型线的条件丰富了涡旋齿啮合的几何理论.     

基于Frenet标架的变截面涡旋压缩机型线的研究

针对传统变截面涡旋型线难以达到最佳压缩特性的问题,提出了一种基于Frenet标架的涡旋型线构建方法,利用该方法构建了由不同基圆半径的圆渐开线组合而成的变截面涡旋型线,并提出了该型线的基本几何关系,推导了工作腔容积计算公式,引入了行程容积、压缩比和面积利用系数三个性能指标对其性能进行评价.结果表明:新构建的变截面涡旋型线与传统的变截面涡旋型线相比,其行程容积、压缩比和面积利用系数分别提高了9.12%,16.44%和9.06%.     

一种新型涡旋型线的几何理论研究

提出了一种新的组合型线，由大圆弧、小圆弧和直线交替构成，称为双圆弧加直线单元组合型线，简称AAL型线，并建立了该型线的基本几何理论，推导了工作腔容积．分析结果表明：该型线与渐开线相比具有较大的有效容积比和较小的内容积比，吸气增压效果明显，使得压缩过程趋于平缓，有利于减缓气体力对主铀的冲击；设计加工也较方便，在相同的排气量下具有较小的外径尺寸．可见，采用AAL型线有助于进一步提高涡旋压缩机的性能．     

涡旋压缩机型线参数偏好性优化设计

针对涡旋压缩机设计参数优化目标单一,未考虑设计者对优选方案集中各主要设计参数倾向性的问题,在对涡旋压缩机设计变量向量定义的基础上,提出以最大压缩比与最大体积利用系数线性加权的优化设计目标函数,结合层次分析法能够统一处理定性与定量因素的突出优点,对主因素影响程度赋予相应的权重值,通过归一化处理和线性加权进行二次优选,实例分析证明该方法能有效提高涡旋型线性能。     

液环真空泵吸排气段壳体型线耦合优化分析

采用直接自由曲面变形方法对液环真空泵吸排气段整个壳体型线进行参数化控制,运用响应面法建立壳体型线与进口真空度和效率的多参数回归模型,基于NSGA-Ⅱ算法进行液环真空泵性能的多目标优化,并对比分析优化模型与初始模型的内流场和外特性.结果表明:NSGA-Ⅱ多目标优化得到真空度最优模型的真空度提升了4.5%,效率最优模型的效率提高了1.3%;壳体型线的各个区域对液环真空泵的进口真空度和效率都有显著影响,但吸气段壳体型线对液环真空泵性能的影响明显大于排气段;在传统设计的基础上,适当增大吸气段壳体的径向尺寸有利于提升泵进口真空度,具有较小吸气区流道面积扩散比和排气区流道面积收缩率的壳体型线水力效率更高;压缩区径向尺寸较小的壳体型线有利于提升排气口压力,减少排气口回流,从而提升泵的效率.     

双涡旋齿涡旋机械渐变壁厚型线的构建

为提高双涡旋齿涡旋机械的综合性能,通过对渐开线类和螺线类涡旋型线生成过程和啮合特性的分析,利用变径圆渐开线和代数螺线分别构建了能够实现正确啮合的渐变壁厚双涡旋齿,并给出其生成方法和型线方程.讨论了涡旋齿壁厚变化规律的影响因素,得到了渐变壁厚单涡旋齿和三涡旋齿.研究结果表明,中心齿头处齿壁较厚的渐变壁厚涡旋齿不但具有面积利用率高和内容积比高等优点,而且其壁厚的变化规律与工作腔内气体压力的变化规律一致,具有较好的热力性能,更适用于双涡旋齿涡旋机械.     

双涡旋齿涡旋机械渐变壁厚型线的构建

为提高双涡旋齿涡旋机械的综合性能,通过对渐开线类和螺线类涡旋型线生成过程和啮合特性的分析,利用变径圆渐开线和代数螺线分别构建了能够实现正确啮合的渐变壁厚双涡旋齿,并给出其生成方法和型线方程.讨论了涡旋齿壁厚变化规律的影响因素,得到了渐变壁厚单涡旋齿和三涡旋齿.研究结果表明,中心齿头处齿壁较厚的渐变壁厚涡旋齿不但具有面积利用率高和内容积比高等优点,而且其壁厚的变化规律与工作腔内气体压力的变化规律一致,具有较好的热力性能,更适用于双涡旋齿涡旋机械.     

用遗传算法优化模糊控制器

提出一种带迁移算子的遗传算法 ,并用于优化模糊控制器 ,在对倒立摆和大纯滞后等复杂对象的控制仿真实验中均获得很好的结果 ;并对提高遗传算法多参数优化的效率及目标函数的影响进行了初步的讨论。     

基于遗传算法的受电弓优化设计及其虚拟样机验证

在建立某地铁单臂受电弓简化几何模型的基础上,根据列车平稳受流对受电弓提出的各项要求,以受电弓升弓时机车前进方向上的纵向偏移量和弓头平衡杆的平动为目标,以受电弓正常升弓所需升弓转矩等为约束,运用基于遗传算法的多目标优化技术,对该型受电弓机构进行了优化,得到了使受电弓运动性能达到最优的几何参数.并运用虚拟样机技术对弓头升弓轨迹、升弓转矩和平衡杆摆动角度等优化所得参数进行了仿真验证.结果表明优化结构参数是合理、可行的.     

基于高维混合模型与遗传算法的离心泵叶片优化

提出了一种基于机器学习的高维混合模型用于离心泵的叶片优化方法.选用一台低比转速离心泵,以离心泵叶轮叶片为研究对象,通过对叶片型线拟合分离多变量参数,利用支持向量机的高维表示方法,结合计算流体动力学软件,经过对训练集的机器学习,构建了离心泵叶片型线优化的代理模型.依据遗传算法求解离心泵多变量代理模型,预测了离心泵效率最高点及在该点时的叶片型线几何参数.运用数值模拟和试验研究的方法验证了预测数据,结果表明:数值模拟性能曲线与试验结果大体相符;在设计工况点,经代理模型优化后的数值模拟效率值较原型泵提高了2.61%,扬程提升了0.82 m,试验效率值较原型泵提高了2.1%,扬程提升了0.75 m.