缸内直喷汽油机进气道优化设计研究

针对一款缸内直喷汽油机的原始进气道,应用计算流体力学软件Converge建立了三维稳态流动计算模型,在对模型进行试验标定后,对结构优化设计后的新进气道进行了仿真计算。研究结果表明,所建立的三维稳态计算模型能够较为准确的模拟计算进气道的滚流比和流量系数;新优化设计的进气道能够在不明显改变流量系数的前提下,较大幅度提升滚流比。最终获得了提升气道滚流比的优化设计结果。     

基于CFD的发动机冷却水泵流场数值模拟及性能优化

为了给发动机冷却水泵的设计开发及优化提供理论依据,本文以某发动机冷却水泵为研究对象,基于计算流体动力学的方法,采用STAR-CCM+流体仿真软件对原始水泵模型的内部流场进行数值分析,模拟获得的水泵性能流量-扬程及流量-效率曲线与实验测试结果的变化趋势一致,结果表明搭建的水泵性能仿真模型对评估水泵性能是可靠的。为了提高冷却水泵的工作性能,以水泵流量及效率最大化为优化目标进行优化设计,采用CATIA对其进行三维参数化建模,实现叶轮形状的参数控制及为性能优化提供参数变量。对流量8 L/min的计算工况点(计算扬程2.3 m)搭建了联合CATIA与STAR-CCM+集成的"数模-仿真"优化分析模型,利用STAR-CCM+内置参数化模型自动更新和模型迭代计算功能实现水泵性能优化,获得了叶轮结构优化方案,水泵效率提升10.157%,流量提升94%,表明该计算工况下水泵性能明显提升。     

发动机水套缸垫水孔局部参数化优化设计

针对发动机水套缸垫水孔布置对冷却液流动影响较大,传统经验优化需要反复实验且主观性强、效率较低的问题,提出了一种缸垫水孔局部参数化的优化方法:建立缸垫水孔局部参数化的水套冷却模型并对该建模方法进行了实验验证;对水套流动及换热进行求解,基于最优拉丁超立方设计和响应面模型(RSM),建立了各关注量与缸垫水孔半径的近似模型并进行了验证;利用该近似模型约束各部分水路流量,以提高鼻梁区对流换热系数(HTC)、降低HTC不均匀度及压损为目标,应用相邻繁殖遗传算法(NCGA)对缸垫水孔的半径进行了优化。研究结果表明:缸垫水孔局部参数化建模方法简单且据实验表明可信度较高;通过实验设计及RSM建立的近似模型能够很好地对各目标值进行预测;利用该近似模型进行优化后,各支路流量分配合理,总压损下降了18.8%,鼻梁区HTC整体提高且不均匀度下降了57.7%。该方法能够一次性得到缸垫水孔的最优解且优化效果显著,避免了传统经验优化的重复性及主观性,效率较高。     

叶栅反推器几何进气角、压比对反推性能的影响

航空发动机叶栅反推器叶型参数与反推效率、流量系数之间的规律对于反推装置的设计具有重要意义。建立了外涵叶栅反推器的轴对称计算模型,给出了内涵计算域的有效处理方法。利用数值模拟手段研究了叶片几何进气角、外涵入口压比的变化对反推效率、流量系数等的影响规律,并将计算结果与可能得到的试验结果的数据点进行了比较。结果表明,计算结果与实验结果吻合。当β1γ小于30°时,随着几何进气角的增加,反推效率快速增加,流量系数则迅速下降;当30°β1γ55°时,反推效率和流量系数随压比的变化都有较大波动;当β1γ大于55°时,继续增大叶片几何进气角β1γ,流量系数和反推效率均大幅下降。反推效率随着压比的增大而降低。在较小几何进气角时,流量系数随压比增大而增大,在较大几何进气角时,流量系数随压比变化不大。     

随机GP法在概念性水文模型参数优选中的应用

 在基于近似梯度及模式搜索法的基础上,提出了复合上述两种方法的GP局部优化方法。以Nash确定性系数为目标函数,对水文模型的参数空间随机搜索后采用GP方法优化,运用参数空间筛选策略,以获得全局最优解集。上述方法结合导数信息和随机性质的算法,使优化过程脱离局部极小解从而达到近似全局最优解集。杨楼单元流域应用新安江模型的实例研究结果表明,随机的GP优化方法可以成功的率定概念性水文模型参数。     

双进气道柴油机可调涡流进气道匹配规律

研究双进气道柴油机进气道的涡流比和流量系数对进气涡流调节规律的影响.在稳流气道实验台上,对两种典型的双进气道柴油机的切向气道、螺旋气道的进气流动特性和进气涡流调节特性进行试验,采用横挡板遮挡切向气道入口方式调节进气涡流.试验结果表明,在一定范围内,涡流比和流量系数之间存在线性折中关系.通过数学公式的推导和分析可知:在对柴油机的两个进气道进行匹配时,如果要拥有良好的进气涡流可调性,被调进气道流量系数应取较大值,涡流比应取较小值,不调节进气道的涡流比应取较大值.     

基于有限元技术的工业机器人本体刚度优化设计

采用有限元分析技术,对工业机器人整机进行有限元建模;基于有限元模型对整机和各零部件进行刚度贡献度分析,将分析结果和现有评价标准进行对比,识别待优化零部件;对待优化零部件采用结构拓扑优化技术进行优化,最终得出刚度合理的零部件及整机设计方案。通过对比优化前后的整机刚度综合系数和质量参数,可知本文所述方法能够在机器人设计阶段有效优化工业机器人的整机刚度和整体质量,使得机器人刚度设计更为合理。     

基于SCE-A算法的新安江模型参数优化及应用

为了减小水文模型参数优化中人工试错法和局部优化法的不确定性,以一种快速有效的优化方法搜索到水文模型参数的全局最优解。以安徽呈村流域为例,使用SCE-UA算法对新安江模型参数进行优化,日模型和次洪模型分别采用总体水量误差和对数绝对值误差作为目标函数,分析优化结果并对优化参数进行检验。经检验分析,日模型检验期确定性系数均达到0.8,次洪模型检验期确定性系数接近0.9。研究结果表明,采用SCE-UA算法优化新安江模型参数可以取得较好结果,目标函数的选择对参数优化有着重要作用。     

多学科设计优化在建筑工程设计中的应用

针对传统建筑设计阶段重信息执行、轻信息评价的现象,采用多学科设计优化技术,通过分析建筑设计阶段涉及的各学科特性及学科间的耦合关系,建立参数化建筑信息模型,在各局部最优解空间中快速搜索整体优化解.以简单长方形教室为算例,将系统划分为几何、结构、能源和经济4个子模块,给出设计参数与约束条件,并对结构和能源模型的优化做了分析,采用遗传算法加快优化方案的搜寻速度,表明多学科设计优化能有效地促进建筑设计整体的综合性能达到最优.     

利用三维激光扫描数据和KNNS-ICP算法进行变形分析

利用KNNS-ICP算法对扫描物体的变形量进行分析,提取目标物变形量的6个参数,即3个旋转变量和3个平移变量,充分利用了扫描点云中的几何信息,通过对目标物点云的整体分析来提取变形量,避免了利用单点进行变形分析的偶然性.ICP算法主要从不同目标物点云数据的获取、变形前和变形后点云的整体配准、对全局配准后的每个目标物点云进行局部匹配来获取变形量等3个阶段来进行.通过理想状况下的实验模型及非理想状况下的实验模型进行实例分析,论证了利用该方法进行变形监测的可行性.