DESOPT机械优化设计软件系统的构建与应用

针对机械优化设计中需要输入大量的设计参数并且要根据不同的优化模型调用多种的优化算法的问题,构建了DESOPT机械优化设计软件系统.软件系统利用VC++和FORTRAN语言混合编程,包括了连续变量、离散变量和随机变量三个优化算法库,设置了前处理、运行和后处理模块,可以通过界面输入所需要的设计参数,能够处理连续、离散和随机设计变量的优化问题.整个系统具有良好的人机交互界面,给用户的应用提供了很大的便利.实例说明了DESOPT机械优化设计软件系统的具有一定的实用价值.     

基于混合离散变量复合形法的弧齿锥齿轮优化设计

以齿数Z1,模数m,齿厚系数ψR作为设计变量,建立弧齿锥齿轮的物理模型,以体积最小、传递功率最大为目标,以齿轮的强度要求等作为约束条件的优化设计模型。由于齿数和模数是非均匀的离散设计变量,齿厚系数是连续变量,因此,借鉴了连续变量和非均匀离散变量的处理方法———一种混合离散复合形法,并引用离散变量搜索优化方法。在混合离散复合形法基础上,探讨了解决有约束非线性混合离散变量的优化设计问题。经实例计算结果表明,混合离散复合形法可用于具有实际应用价值的弧齿锥齿轮优化问题。     

约束直接搜索法求解螺旋桨参数优化设计问题

建立了螺旋桨参数优化设计的计算模型，包括初步设计和终结设计两部分，都可归结为三变量（螺旋桨盘面比、螺距比、进速系数）的非线性约束优化问题，提出了组合复合形法和自适应随机搜索法的混合方法，经过算例比较，可更有效地解决复杂的非线性优化问题。     

基于CLPSO算法的混合变量桁架形状优化

为了解决混合变量桁架形状优化问题中离散截面面积和连续节点坐标的变量耦合给优化带来的困难,将一种新型智能优化算法——基于"综合学习策略"的粒子群算法(ComprehensiveLearning Particle SwarmOptimization,CLPSO)应用于桁架混合变量形状优化问题中。给出了考虑离散截面面积和连续节点坐标两类不同性质的设计变量的混合变量桁架结构形状优化的数学模型,并对经典桁架结构进行混合变量的形状优化,将所得结果与其他优化算法结果进行了比较。分析结果表明了该方法进行混合变量桁架形状优化设计的有效性。     

基于微粒群算法的膜片弹簧优化设计

通过对膜片弹簧优化设计目标的分析,选用在摩擦片磨损极限范围内,弹簧压紧力变化的平均值最小及驾驶员作用在分离轴承装置上的分离操纵力的平均值最小为共同优化目标,建立数学模型,应用此模型,采用微粒群算法对某轿车离合器膜片弹簧进行优化设计.结果表明,采用微粒群算法优化后得到的膜片弹簧参数值明显优于原有2种设计方案的数值.膜片弹簧优化设计过程中,微粒群算法能够得到更好的优化结果且算法收敛速度较快.     

基于混合离散复合形法的工程优化设计

针对工程中大量存在的设计变量为离散型和连续型的混合离散变量优化设计问题,提出了连续变量及非均匀离散变量的均匀离散化处理方法,并借鉴离散变量的搜索优化法,在连续变量的复合形法基础上,探讨了一种求解有约束非线性混合离散变量的优化设计问题的方法———混合离散复合形法。算例表明,混合离散复合形法可用于工程结构优化设计中,其结果不需圆整,解题可靠性和效率大大提高。     

整数优化(网格法)程序设计及应用

目前,在机械优化设计中,离散量或混合量的优化设计程序尚少,而在设计变量中包含有离散变量时,如齿轮的齿数、模数、钢板厚度等,则应选用整数优化程序。因此,本文以网格法为基础,根据设计变量变化的性质,分别采用连续量和离散量进行迭代计算,以获得较理想的最优化解。本文用ALGOL语言编写了整数优化计算程序,并进行了实例计算。程序简单易懂,使用方便灵活,特别对求解小型混合量优化设计课题是有参考意义的。     

基于能量准则的框架剪力墙结构优化设计研究

对框架剪力墙结构中剪力墙位置优化设计问题建立了数学模型,针对剪力墙位置分析的离散变量广义0-1规划问题,采用微粒群算法对其优化数学模型进行求解,并由INVENTOR三维建模软件对其进行了模态分析和数字模拟。结果表明,微粒群优化算法对剪力墙位置优化分析和计算是有效的,从而为框架剪力墙结构中剪力墙位置的设计提供有效的方法和依据。     

工程结构的混合离散变量优化设计

针对设计变量为离散型和连续型的混合离散变量的优化设计问题，探讨了非均匀离散变量及连续变量的均匀离散化处理方法，分析了求解混合离散变量的优化设计问题最优解的方法。算例表明混合离散变量的优化设计方法可以应用于工程结构优化设计中，其优化结果不需圆整，大大提高了优化设计的效率和可靠性。     

湿式多盘制动器的模拟退火算法优化设计

应用模拟退火算法成功地解决了设计变量为连续和离散混合变量的湿式多盘制动器多目标优化设计问题,将经过改进的模拟退火算法应用到湿式多盘制动器的多目标优化设计中,可获得满意的优化设计结果.实际优化设计结果表明,应用模拟退火算法进行湿式多盘制动器零部件结构尺寸的优化设计是可行且高效的,它可在工程结构优化设计领域中推广应用.     

化工过程综合混合离散非线性规划新算法

针对化工过程系统综合的混合离散非线性规划的一般模型，在综合非线性规划的爬山策略和组合优化的查点策略的基础上提出了一个改进的混合离散非线性规划的通用新算法。通过在设计空间直接对连续变量和离散变量进行搜索，得到问题的最优解。     

热油管道停输介质温度分布数学模型分析与新模型的建立

研究热油管道的停输介质的温度分布场,对确定安全停输时间具有重要的指导作用.考虑析蜡潜热将能更准确地描述热油管道的停输介质的温度分布场,介绍了现有的热油管道停输介质温度分布数学模型并进行分析,用显热容法建立了新的数学模型.新模型无需跟踪相变界面,简单实用,易于多维推广.     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

采用计算流体动力学（CFD）软件中的雷诺应力模型（RSM）对油水分离旋流器内部流场进行了数值模拟,研究发现采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出了一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明：空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

基于改进粒子群算法的油田注水管网优化设计

注水采油是我国陆上油田主要的采油方式之一.在油田地面工程投资中,注水管网投资占有很大比重.为节约投资成本,采用改进粒子群优化算法对管网布局数学模型进行求解,求得管网优化的最短路径.在改进算法中通过标准差判断算法是否陷入局部最优,引入遗传算法中的选择交叉操作以增加粒子多样性,从而跳出局部最优,加快收敛速度.研究实例表明,改进粒子群优化算法优于基本粒子群算法.     

稀油井区螺杆泵采油工艺技术研究

通过对螺杆泵结构及原理的研究,结合油井生产条件,选择适合螺杆泵采油工艺的油井,利用专业优化软件进行螺杆泵采油工艺设计。根据油井流入动态分析和实际生产情况,确定油井的实际供排关系,以选择螺杆泵的排量范围和型号,进行抽油杆、驱动装置和井下举升系统的配套优化设计,经过现场实测螺杆泵采油工艺与抽油机采油工艺的能耗数据对比,油井供排关系和举升系统都能正常运行。阐述了螺杆泵采油技术节能降耗效果,为深井中质油开发提供了一种可行途径,对油田开发生产有着重要的现实意义。     

圈闭的灰色关联分析方法研究

在现实的油气勘探过程中,圈闭评价都是多样本的,能获取的资料有限,再加上各种地质条件的复杂性,造成圈闭的地质评价成为不确定的评价模型。在深入分析圈闭含油气性特征的基础上,采用灰色关联分析法给出了构造圈闭含油气性的综合评价方法,不仅可以综合评价圈闭的含油气性,而且还可以通过关联度给出评价结果的可靠程度。通过介绍灰色关联分析法在圈闭评价中的基本思想及评价方法,并应用实例,有效解决了勘探程度较低地区的圈闭优选问题,缩短了勘探周期,取得了较好的解释评价效果。实践证明,这种方法所需数据量小,运算较为简便,是油气勘探构造圈闭评价方法应用技术的新突破。     

停输对顺序输送管道混油影响的PHOENICS模拟

在紊流模型基础上, 建立了顺序输送混油新的模型,并利用PHOENICS软件对停输前后混油段浓度分布进行了数值模拟,给出了混油浓度变化图象和曲线。研究结果表明:在竖直管道顺序输送过程中密度差对层流边界层的影响会表现的比较明显且大于粘度差的影响。同时也验证了停输时,密度大的油品在管道下方所形成混油段长度无明显增大现象且小于油品以相反的方向输送时所形成的混油段长度。研究结果对于减少停输工况下的混油与停输再启动混油界面的跟踪与切割具有理论指导意义。     

西峰白马区润湿反转剂驱模拟研究

西峰油田白马区长8油藏平均渗透率为0.77×10^-3μm²,属低渗透率油藏,储层岩石润湿性普遍存在中性偏亲油性。为了提高原油采收率,针对该油藏条件开展了室内润湿反转剂驱实验和数值模拟研究,优选出适合该油藏的最佳驱油方案为：段塞尺寸为0.1倍孔隙体积,段塞组合为1000mg/L(0.05PV)＋200mg/L(0.05PV)。应用润湿反转剂模型预测最佳驱油方案的原油采收率可以达到36.75％,与注水开发相比提高9％左右,润湿反转剂换油率达到538t/t。可以认为低渗透油藏注润湿反转剂开发是可行的。     

某气田集输配气管网仿真分析

针对国内的某些老气田已经进入开发后期,产气规模小,产量田已满足不了市场的需求的实际,提出以管网仿真分析,实施地面管网规划和改造,进行邻区天然气的开发和利用。建立了包括管道和非管元件的复杂管网的数学模型,对稳态仿真采用节点压力法建立非线性方程,对瞬态仿真采用隐式法建立非线性差分方程,并应用广义阻尼牛顿—拉夫逊法求解非线性方程组,最后研制出管道仿真系统Pipeline Emulation System（PES）仿真软件包,对某片区的目前管网和规划管网进行仿真分析。结果表明：规划后管网中的管道压力没有超过允许压力,大部分管道可以增加流量,个别管道应该改换成较大管径的管道。     

排水管系设计的罚函数离散优化法

结合排水工程的特点，提出一种新的罚函数离散优化方法，建立排水管系优化设计模型，并提出了整体控制与局部控制相结合的水力计算方法，对各设计方案进行选择，成功地解决了现有优化方法中如动态规则法，拟差动态规划法，两相法等未能解决的一些问题?