叶轮机械气动优化设计中的近似模型方法及其应用

针对在工程中完全采用随机类优化方法寻优时计算量过大的问题，应用统计学的方法发展了计算量小、在一定程度上可以保证设计准确性的近似模型方法．在气动优化设计过程中，用该模型取代耗时的高精度的计算流体动力学分析，可以加速设计过程，降低设计成本．基于统计学理论提出的近似模型方法有效地平衡了基于计算流体动力学分析的叶轮机械气动优化设计中计算成本和计算精度这一对矛盾，在离心压气机叶片扩压器、叶轮和混流泵叶轮设计等问题中得到了成功应用，展示了广阔的工程应用前景．目前，已经建立了离心压气机部件及水泵叶轮的优化设计系统，并在工程设计中发挥了重要作用．     

工程优化设计中的近似模型技术

解决复杂系统的建模优化问题,需根据具体的应用环境,选择合适的近似模型。本文对响应面模型、多元自适应回归样条模型、克立格模型、径向基函数模型、支持向量回归模型等近似模型的性能特点和适用范围进行了系统的比较研究,在分析这些近似模型基本特性的基础上,选取具有广泛代表性的测试函数,并综合考虑问题的复杂度、非线性程度、采样点的规模及分布等多个因素,对上述5种近似模型的全局和局部拟合能力、鲁棒性等进行了较为全面的比较评价,并给出应用实例。     

新的螺旋桨尾涡近似方法

基于解析尾涡模式,提出了一种新的尾涡近似方法．尾涡分为近区和远区．在近区,尾涡在选定扇形截面上解析地求出,在其他处通过非线性插值求得;利用了解析尾涡的特点同时减少了计算量．根据流体连续性方程确定尾涡的收缩半径,避免了梢涡半径的不收敛性,为重负荷螺旋桨设计和非设计工况下螺旋桨性能计算提供了一种有效的尾涡近似计算方法．     

优化设计方法在材料力学中的应用

论述了在材料力学的分析计算中引入优化设计方法的必要性，给出了网格法与混合罚函数法应用于材料力学的基本思路及其应用实例。     

优化设计方法在结构设计中的应用

传统的结构优化设计一般都是考虑单目标，采用结构分析设计中的有限元移位法，考虑总质量最轻，总可靠性最高这两个目标函数和几何约束，应力约束这两个约束条件，对绗架结构进行多目标优化设计。     

BPNN-HDMR非线性近似模型方法及应用

提出基于误差反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)的高维模型表示(high dimensional model representation,HDMR)方法,即BPNN-HDMR方法.BPNN-HDMR方法的显著优势是将BP神经网络的非线性函数逼近能力与高维模型的层级结构理论相结合来构建近似模型,并能够揭示输入变量之间固有的线性或非线性关系及其相关性,将构造模型复杂度由指数级增长降阶为多项式级,有效地解决了高维建模问题.通过测试和对比验证了该算法的效率和建模能力,并将该算法应用于矿用自卸车安全驾驶室翻车保护装置(Roll-Over Protective Structure,ROPS)的优化设计.通过优化结果验证了所提方法的可行性和有效性.     

系统设计的近似模型方法及其应用

从频率域粗略介绍对于模型未知系统设计控制器的基本思路．给出稳定定理、建立伪对角模型设计控制器的方法步骤．借助MATLAB环境语言设计了一个有延迟的MIMO过程控制系统．     

FFD方法在气动优化设计中的应用

本文将基于弹性体变形思想的FFD(Free Form Deformation,自由变形)方法引入飞机气动外形优化设计中,为气动优化设计提供了一种快速、有效的参数化方法和自动网格生成方法.对FFD方法的原理进行分析,归纳了FFD方法的特点;将FFD方法应用于几何外形参数化和空间网格自动生成中,建立了基于FFD方法和遗传算法的翼型优化设计系统以及基于FFD方法、遗传算法和Kriging代理模型的翼根整流包优化设计系统;分别对NACA0012翼型和DLRF4翼身组合体翼根整流包进行减阻优化设计,优化结果得到了显著的减阻成效,证明了FFD方法在气动优化设计中有很好的应用效果.     

进化方法在热传导拓扑优化设计中的应用

提出用进化方法求解热传导场拓扑优化设计问题;以单元相对导热率为设计变量,建立最小化热柔度数学优化模型并进行敏度分析,移除具有最小敏度值的单元使得目标柔度增量最小;进化优化过程中引入滤波技术对敏度场进行过滤以消除数值计算不稳定性;数值算例验证了进化拓扑优化方法的有效性及高效性,优化结果为后继进行的形状、尺寸优化提供了可靠的依据。     

基于近似模型的汽车除霜出风口参数优化设计

文章将空调出风口几何尺寸和出风角度参数定义成设计变量,设计目标为风窗玻璃A、B区平均努塞尔数.通过设计实验选取30个样本点,采用Kriging模型建立近似模型,并利用多岛遗传算法对该近似模型进行优化设计.优化结果表明,优化后风窗玻璃A、B区平均努塞尔数分别了提高16.70％.和14.30％.     

不确定性优化方法在船型优化设计中的应用

为了使非高精度的近似模型在船型优化中发挥最大效用,引入不确定性优化方法,采用区间数描述反向传播(BP)神经网络构建的兴波阻力系数近似模型的不确定性,基于主尺度与船型系数联合组成的设计空间构建了最小总阻力的优化模型.采用双层嵌套优化体系,外层采用加入学习因子改进策略的粒子群算法对引入罚函数的总阻力目标函数进行优化,内层采用改进的快速模拟退火算法针对近似模型的不确定域求解目标函数区间.算例表明了不确定性优化体系的优越性与两种优化算法的适用性.     

LINGO模型语言及其在机械优化设计中的应用

运用LINGO6 .0模型语言优化算法 ,对机械工程中的优化问题进行了优化研究 ,得到了可靠且比常规优化更为有效的优化结果 ,LINGO模型语言不仅能求连续变量的优化问题 ,且能更方便地求解工程中更为需求的整型优化问题。本文在对软件简单介绍后 ,给出优化实例予以说明     

基于近似模型的机床铣削质量稳健性优化设计

在铣削加工优化设计过程中，设计变量的不确定性通常被忽略，这容易导致优化解违反优化设计约束条件.为此，本文基于近似模型方法，开展铣削参数的多目标稳健性优化设计研究.在该优化设计方法中，采用多项式响应面模型和径向基函数模型近似模拟铣削过程最大铣削力、铣削后工件表面粗糙度两目标函数与铣削线速度、每齿进给量两设计变量之间的隐式关系，采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法结合蒙特卡洛模拟方法对比分析了针对铣削参数的常规确定性优化以及考虑设计变量波动的稳健性优化.结果表明：稳健性优化后的铣削参数有效地降低了铣削加工过程中的铣削力，提高了加工后工件表面质量，同时优化解具有较高的可靠性.     

机床主轴结构回归模型近似重分析优化设计

结构优化设计一般要多次对结构进行重分析计算，对此许多文献提出了不同的解决方法以减少整个优化计算所用的时间。本文探讨了一种新的解决途径，即有限元－－回归模型－－数学规划法优化设计。做为例子，文中还给出了用该方法编制的FORTRAN语言程序在IBM－PC／XT机上计算的结果。     

多项式响应面方法在结构近似分析中的应用

针对结构分析过程中的计算复杂性问题，采用多项式响应面方法，建立结构分析近似模型，以某复合材料压力容器为例，基于所建立的多项式响应面模型，进行了结构近似分析，并将分析结果与有限元计算结果进行比较，结果表明，所建立的结构近似模型具有很高的近似精度。     

近似非线性滤波在陀螺漂移误差模型辨识中的应用

提出了应用近似非线性滤波技术，辨识陀螺漂移误差模型的方法。这一方法可以由伺服法测试数据中分离出陀螺漂移误差曲线，并通过粗精两种估计，能精确地辨识出陀螺误差模型。对静电陀螺仪实验数据分析结果表明，文中提出的方法完全能满足高精度陀螺仪漂移误差模型的建模要求。     

近似法在概率论中的应用

本文以连续型随机变量数学期望的引入和二项分布的近似计算为例,来说明近似法在概率论中的应用。     

用遗传算法建立连续系统低阶近似模型的方法及其在电机控制中的应用

基于高阶非线性系统的阶跃响应数据，用遗传算法寻找最优参数，直接得到便于工程设计和分析的低阶线性连续系统模型．首先讨论了遗传算法及其改进方法，然后分析低阶系统参数变化范围的自动修改规则和建模方法，最后建立了交流电机调速系统的低阶近似模型．     

基于近似模型技术的圆管耐撞性优化设计

针对汽车纵梁前端的薄壁吸能圆管,进行了涉及半径与长度变量的形状尺寸参数化设计,提出对设计空间进行逐次拟合的方法,通过移动与缩放来不断更新与缩减整个设计空间,在新的设计空间中将试验设计、薄壁圆管的高精度近似模型以及小种群遗传算法相结合进行寻优.数值算例表明,最优设计不仅使薄壁圆管的吸能性得到改善,提高了优化设计的效率,而且还减轻了质量.