子午加速轴流风机叶片扭曲规律的优化设计

在对子午加速轴流风机级效率公式分析的基础上,考虑到叶轮内部的损失,应用最优化理论,进行了求解子午加速轴流风机叶轮叶片最佳扭曲规律的数值计算。还给出了子午加速风机最佳设计方法与常规设计方法对风机性能参数影响的实测数据比较。     

基于有限元的轴流风机叶轮结构振动特性分析

本文采用有限元方法对轴流风机叶轮结构进行振动分析。首先,建立了轴流风机叶轮结构的有限元模型,在此基础上,计算出叶轮的固有振频和振型。本文表明,采用有限元方法对轴流风机叶轮结构的振动耦合特性进行分析是一种较好方法。     

中低比转速离心泵叶轮几何参数优化

中低比转速离心泵效率普遍不高,主要因素是泵的圆盘摩擦损失过大,而圆盘摩擦损失又和叶轮直径的五次方成正比,针对这一特点,提出了以减少泵的圆盘摩擦损失为目的方法,即以叶轮直径最小为目标函数,综合考虑叶轮进口直径、叶轮叶片进出口安放角,叶轮叶片数等设计变量,建立相应的数学模型,通过优化计算,获得满足一定扬程和流量的上述参数的最优组合,从而提高中低比转数离心泵的效率,缩短泵的设计周期.     

单级轴流风机优化设计的研究

本文根据单级轴流风机的特点,提出了一种以工作轮效率最高为目标、环量梯度为控制变量、同时考虑到各种气动约束、几何约束等条件的最优控制优化模型.利用耦合罚函数方法及拉格朗日乘子方法,将有控制约束、状态约束的最优控制问题转化为无约束的最优控制问题.提出了一种无须进行两点边值迭代计算的简便方法,并用该优化方法设计了变功流型的双向轴流风机,其计算效率较常规等环量流型的要高4%左右.模型风机沿叶高气流参数的实测值与计算值吻合较好,表明本优化方法合理可行,具有较好的效果.     

车用燃料电池空压机叶轮多工况气动优化设计

针对燃料电池离心空压机工况多变、过高压比导致燃料电池系统寄生功率过大的问题,基于参数化建模、拉丁超立方抽样、径向基函数神经网络和多目标灰狼优化算法,提出了多目标多工况带约束的燃料电池空压机叶轮气动优化设计方法,自主开发数值程序实现了气动优化的完整设计流程。以某两级燃料电池离心空压机叶轮为优化对象,采用拉丁超立方抽样获得叶轮关键设计变量的样本空间,基于自主流场分析程序计算叶轮样本对应的气动性能目标参数,在此基础上运用神经网络程序建立流场分析代理模型,以设计工况效率及非设计工况效率和压比为目标、设计压比为约束,运用多目标灰狼算法程序进行了叶轮气动设计的多工况多目标全局寻优。计算结果表明,拉丁超立方抽样实现了样本点在设计变量空间的均匀分布,运用神经网络建立的代理模型能够准确描述设计变量与性能目标间的映射关系,与流场计算所得性能目标的最大误差均小于1%,寻优计算获得了设计压比约束下的最优效率及相应的叶轮型线,优化后设计和非设计工况点的叶轮流场低速区减小、熵增降低,两级叶轮设计工况点的等熵效率分别提高2.2%和2%,非设计工况点的效率分别提高2.9%和2.2%。     

基于混合搜寻法的车用涡轮增压器多目标优化

选取压气机等熵效率、叶轮最大应力和最大形变为优化目标,基于ANSYS Workbench建立了涡轮增压器压气机流-热-固多物理场耦合仿真模型,利用试验设计方法中的正交矩阵法和2k(k表示试验有k个因子)法混合搜寻出压气机关键设计参数,运用径向基函数及非支配排序遗传算法解决全局寻优问题,最终获取叶轮结构设计最优方案.计算结果表明:叶轮最大形变优化效果最显著,降低28.09%,最大应力减小16.34%,压气机等熵效率提高2.83%.     

离心法净化工业油雾中叶轮的形状优化设计

叶轮是离心设备中重要的组成部件,提高叶轮的工作效率是工业油雾净化的一个重要目标。为了改善工业生产环境,对离心叶轮的形状优化设计过程进行研究,对叶轮叶片翼型截面形状的设计与性能进行分析。利用CATIA软件建立叶轮的结构几何模型,由MATLAB计算得到叶轮叶片截面形状。计算结果表明,对离心叶轮的优化有效减轻了叶轮叶片工作时的噪音,提高了使用寿命,使升阻比提高了0.8%,净化效率进一步提升。     

基于组合优化策略的离心泵叶轮优化设计

为了缩短水力机械的水力设计周期和提高设计效率,提出了一种水力机械全三维的优化设计体系,实现了叶片参数化设计、网格划分、CFD计算和后处理的过程全自动集成。采用了遗传算法(GA)全局探索、响应面(RSM)近似建模和二次序列规划方法(SQP)局部寻优的二阶组合优化策略,达到了高效优化设计水力机械叶轮的目的。利用该优化设计平台,以离心泵叶轮水力效率最大化为目标函数,以影响叶片形状的多个几何参数为设计变量,对离心泵叶轮进行了优化设计。优化设计后叶轮水力效率由原来的89.8%提高到92.4%。     

改进遗传算法在配电网无功优化的应用

提出了考虑配电网运行费用和节电效益的综合目标函数,对于目标函数中的电压越界点和无功补偿容量越界点采用惩罚函数予以解决.无功优化主要采用调整变压器分接头和并联电容器2种方法,笔者采用改进遗传算法实现了配电网无功优化计算,该算法有较好的计算效率和全局寻优能力.通过实例验证了该方法的实用性和有效性.     

采用遗传算法的离心叶轮多目标自动优化设计

针对离心叶轮多目标自动优化设计,首先提出了一种离心叶轮参数化方法,通过对离心叶轮型线数据进行转换,分别建立了圆柱坐标系下叶轮控制参数与归一化长度参数之间的关系,采用非均匀有理B样条进行叶型重构,获得叶片和叶轮子午流道构型.将离心叶轮参数化方法、多目标遗传算法及商业化数值计算软件NUMECA相结合,建立起离心叶轮自动优化设计平台.以总压比和效率为设计目标,在设计工况下,采用该方法对Krain高速离心叶轮进行气动优化设计,获得一系列优化叶轮,并采用数值模拟方法对叶轮内部流动特性及其气动性能进行了比较分析.结果表明,优化叶轮的总体气动性能有不同程度的改善,在叶轮出口截面上流场分布更加均匀,总压比和等熵效率约提高了2.5%和1.0%,同时也验证了所发展的多目标离心叶轮自动优化设计方法的有效性.