核动力装置热工参数优化计算

本文通过建立核动力装置热力计算数学模型,采用序贯加权因子惩罚函数法,以装置重量或体积作目标函数,在微机上进行优化计算,得出不同轴功率下装置的最佳设计参数及对应的重量体积。并通过对各设计变量的灵敏度分析,得出其变化规律。     

车用平行流式冷凝器流程扁管数布置的优化设计

基于平行流冷凝器换热和压降的理论计算方法、拉丁超立方实验设计方法;多项式响应面模型以及惯性因子改进和模式改进的粒子群优化算法,提出一种车用平行流冷凝器流程扁管数分配的优化设计方法;并采用该方法对某平行流冷凝器进行优化设计。结果表明,在设计工况下,优化后的冷凝器换热量较原始模型提高了3. 6%,冷媒压降降低了21. 4%。在非设计工况下,优化后的平行流冷凝器换热量较优化前分别提升了4. 5%和5. 3%,冷媒压降分别降低了19. 7%和18. 5%。     

行星齿轮减速器设计中主要结构尺寸的优化设计

太阳轮的齿数、模数、厚度及行星齿轮的个数是行星齿轮减速器设计中主要的结构尺寸参数.在一定条件下以最小体积为目标,利用优化方法对行星齿轮减速器主要结构尺寸进行优化,取得了一组最优解,这样不仅可以使减速器体积减小,还可以使减速器重量减轻、材料节省和成本降低,对减速器设计十分有益.     

蒸发式冷凝器的换热模型与解析解

根据热力学和传热学理论,建立了带有预冷盘管的蒸发式冷凝器传递过程的微分方程组,得到了冷凝盘管外冷却水温度和冷却空气焓值沿冷凝器高度方向分布的解析表达式,结果不仅可以用于常规蒸发式冷凝器的设计,而且还为蒸发式冷凝器的仿真和优化提供了理论基础.最后分析了氨用蒸发式冷凝器的工程实例,用来验证模型的可行性和合理性.     

毛细管节流制冷装置内藏式冷凝器动态特性研究

根据分布参数、参数间定量耦合及动态的观点,用微元法探讨了毛细管节流制冷装置中内藏式冷凝器的动态特性数学模型,并对该类冷凝器的静态特性与动态特性进行了初步分析,提出了该类冷凝器优化及强化设计的方向.     

核动力装置计算机辅助草图设计(一)——蒸发器、汽轮机、主冷凝器

本文试图借助于计算机选取最佳的核动力装置设计参数,在各项设备计算中分别给出装置设计变量与尺寸或重量的关系,从而得出最佳的方案,即设计计算出的装置重量最轻,尺寸最小。本文所确定的装置设计变量为:回路载热剂压力 P_1;进出蒸发器的温度差Δt_1;回路工质压力 P_2;冷凝器工作压力 P_3。     

货车变速器结构参数优化设计与仿真分析

根据货车变速器设计要求和特点,介绍了一种以货车变速器体积最小为目标函数的优化设计方法,通过建立以齿轮齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、中心距等为主要约束条件的数学模型,利用Matlab优化工具箱进行优化,并对实例进行计算和对比.在此基础上,应用Romaxdesigner软件进行建模和仿真,并分析优化后齿轮的仿真结果.研究结果表明:优化后,变速器的总体积减小了15.3%,各对齿轮均满足其强度要求,其优化设计方法有效地减小了变速器的体积.将优化分析、虚拟样机技术用于变速器设计,可以缩短设计周期,提高设计质量,为变速器的轻量化设计提供理论依据.     

逆流多效蒸发淡碱浓缩工艺节能技术研究

建立了带有冷凝水闪蒸和溶液闪蒸等节能措施的逆流多效蒸发淡碱浓缩系统优化设计的数学模型.以系统的年总费用最小为优化目标,以生蒸汽温度、冷凝器中二次蒸汽温度及各效有效传热温度差为决策变量,提出一种新算法———遗传算法结合拉格朗日乘子法、矩阵法、迭代法求最优解.算例表明:采用冷凝水闪蒸和溶液闪蒸是有效的节能技术,生蒸汽温度、冷凝器中二次蒸汽温度对优化结果影响显著,优化设计比常规设计可节省年总费用20.1%左右.新算法对初值要求不高,能快速稳定地收敛于全局最优.     

计入局部刚度和稳定约束的钢桥面板优化设计

采用有限元法和优化技术相结合的方法同时解决钢桥面板的局部受力问题与局部稳定问题,其中钢桥面板的结构分析采用等效格子梁法,编制了分析程序;钢桥面板的局部稳定计算采用日本规范.以计入结构材料重量和焊缝体积的结构造价为目标函数,建立了考虑局部受力和稳定容许应力约束的钢桥面加劲板优化分析模型.利用ANSYS软件的优化分析功能,采用可行方向法进行优化迭代分析,并将该方法应用到某钢箱梁的优化分析中.优化结果表明:适当增加横隔板间距、加大顶板和U肋厚度能更有效地满足结构受力和局部稳定要求.优化结果可作为钢箱梁设计的参考.     

基于换热成本比的R410A风冷式冷凝器优化

在对R410A空调用风冷式冷凝器进行实验研究的基础上,以换热量成本比为优化目标,分析了换热器结构参数变化对冷凝器性能的影响,进行了基于稳态分布参数模型的换热器仿真计算.通过比较,得出冷凝器换热量和传热系数随换热器的结构参数变化的情况,给出了冷凝器在一定运行条件下的单变量和多变量优化结果.研究表明,换热成本比随翅片厚度、翅片间距和管内径的减小而增大.     

满意度动态加权法在自卸车车架拓扑优化中的应用

为了使自卸车车架在满足使用性能的条件下达到轻量化的要求,将拓扑优化方法引入车架的结构设计过程中。以车架多工况权重刚度最大化为优化目标,以设计区域的体积分数为约束,以设计区域的材料密度为设计变量, 建立了自卸车车架结构多刚度拓扑优化模型;在采用动态加权方法将多刚度这一多目标优化问题转化为单一目标优化的过程中,基于决策论中满意度理论提出了多工况权重比的计算方法。该方法使权重比的设定随每个单目标函数在每次迭代后的变化而自动调整,可避免传统方法中由于设计者主观因素造成的权重比偏差。仿真分析表明,车架性能满足工作要求,验证了车架设计的合理性。     

Spiral Torsion Spring Optimization Design for Separation Devices

As a driving element,the spiral torsion spring can control the release velocity by the optimization design of spring parameters and be used for separation devices,which is conducive to unlocking synchronicity and low-shock of the separation. On the basis of analyzing the performance requirements of the spiral torsion spring in a spacecraft device,the optimization design model of the spiral torsion spring is given, which takes the spiral torsion spring's length,width and thickness as the optimization variables,and the minimum volume as the optimization objective. The model considers output torque,strength,the maximal resetting load,holding force,and low shock as constraint conditions. A case is given to analyze the proposed model. The analysis results show the optimization scheme decreases the volume of the spiral torsion spring and meets the performance requirements of the separation device.     

磁流变阻尼器的有限元参数优化设计

磁流变阻尼器结构优化设计是高性能磁流变阻尼器研制及应用的关键技术。在传统磁流变阻尼器设计方法的基础上,将有限元分析方法引入结构优化设计程序中。针对某汽车磁流变阻尼器的设计、开发,建立了优化模型,提出了磁流变阻尼器优化设计计算流程。采用有限元分析软件ANSYS的参数化编程语言APDL(ANSYS Parametric Design Language),对汽车磁流变阻尼器的结构参数进行了优化。研究结果表明:采用参数化编程语言APDL程序对磁流变阻尼器进行优化设计,结构体积明显减小,磁场分布更加合理,能量利用率增加,阻尼力调节范围满足实际工程需要,优化设计方法是可行和有效的。     

渐开线齿轮行星变速箱的优化设计

行星齿轮传动设计是一项较复杂的工作,按常规设计方法,在给定传动比、输出轴转运和扭矩后,为了得到各轮齿数、模数、齿宽、行星齿数和行星轮变位系数等,往往需要先选定其中几个参数,给出传动比误差后才能求出其他参数,难以得到优化方案。为此,本文采用优化设计方法,不仅能获得满足要求的设计参数,而且可以缩小齿轮尺寸,提高承载能力,为设计行星齿轮提供了有效途径。1 数学模型 行星齿轮变速箱由基本的行星齿轮传动组合而成,基本行星齿轮传动大多由单排内、外啮合的NGW型行星齿轮传动组合而成。     

多种工况下装载机机罩多目标拓扑优化设计

针对某装载机机罩存在质量大,有开裂现象等问题.以体积和频率为约束,以各工况载荷下结构的刚度最大作为目标函数,依据固体各向同性惩罚(SIMP)理论,采用带权重的折衷规划法对机罩结构进行多目标拓扑优化,并依据优化结果对机罩重新设计.结果表明,优化改进后的设计模型,既减轻了结构质量,又提高了结构的动、静态特性.     

基于遗传算法的电动代步车用轮毂电机优化设计

 建立了电动代步车轮毂电机优化设计的数学模型,介绍了遗传算法在该轮毂电机优化设计的应用.在对电动代步车轮毂电机进行研究的基础上,针对轮毂电机设计的特点,对轮毂电机的优化设计进行了详细的研究与探讨.优化结果表明,无论是在性能、成本还是质量,电机都得到了改善,满足了产品对驱动电机的使用要求.     

基于ANSYS的监测装置清洗轮优化设计

介绍了一种新型密闭容器料位监测装置的设计方案。基于ANSYS平台对监测装置的关键零部件清洗轮进行静力学分析,结果显示存在结构冗余。为获得更好的动力学性能,采用拓扑优化和多目标尺寸优化相结合的设计方法,以最大变形量、最大等效应力作为约束条件,对清洗轮进行了以减轻总质量为目标的结构优化设计研究。分析结果表明:与原设计方案相比较,优化圆整后的清洗轮总质量为0.998 kg,相比优化前的1.526 kg,质量减少34.60%;最大等效应力37.215 MPa小于材料的许用压应力110 MPa,说明力学性能满足要求;最大整体变形量为0.023 mm,满足最大整体变形0～0.25 mm的设计需求。     

悬架控制臂多目标拓扑优化

为了对悬架控制臂进行轻量化,并保证轻量化的悬架控制臂仍能满足动静态性能要求,采用了多目标拓扑优化的方法。首先以控制臂为柔性体在Adams/Car中建立悬架刚柔耦合模型并对该模型进行多体动力学分析,从而得到悬架控制臂在制动、转向及过凸包等极限工况时的边界条件;然后采用惯性释放的方法对悬架控制臂进行有限元静力分析及模态分析,并根据结果分析其动静态性能;再运用折衷规划法对该悬架控制臂进行多目标拓扑优化,并通过正交试验的方法确定目标函数的权重。最终得到的新控制臂模型重量比原模型降低18.1%,总体刚度及低阶频率都有提高,各极限工况应力均小于许用应力。结果表明,轻量化的悬架控制臂满足性能要求,验证了设计的合理性。     

非H封闭式周转轮系参数化CAD系统

按给定的总传动比i10在满足效率许用值和承载能力的前提下，对非H封闭式周转轮系建立了以体积最小为目标，满足多种约束条件的优化设计数学模型，同时给出了非H封闭式周转轮系参数化CAD系统。     

基于改进粒子群算法的海洋钻机系统布局优化

为提高海洋钻机的工作效率和平台的空间利用率,应用改进的粒子群算法对海洋钻机系统进行布局优化研究。针对多目标、多约束的钻机系统布局优化问题,建立钻机系统布局优化数学模型,应用多目标粒子群算法直接求解,得出相应的最优解集。利用线性加权法将多目标转变为单目标进行求解分析,针对单目标粒子群算法的缺点,基于约束条件、惯性权重以及遗传算法的选择和杂交对粒子群算法进行改进,完成不同改进算法的测试实验。结果表明,在应用粒子群算法求解布局问题时将约束条件作为目标函数、单独引入遗传算法的杂交思想求解速度和精度更好。提出的基于杂交的动态惯性权重粒子群算法的布局优化问题求解性能更优,得到的优化方案符合海洋钻井作业要求且占用甲板面积较小。