直驱式小型往复泵流量特性分析及优化

应用单向阀配流的直线驱动往复泵中,柱塞高频运动时单向阀吸排油动作对泵系统流量存在很大的影响。当泵系统的柱塞频率为100 Hz时,研究了单向阀对往复泵整体流量特性的影响规律,并对泵系统的关键参数进行优化。建立球阀的压力、流量和动力特性,以及应用该类型单向阀进行配流的往复泵系统的模型。将泵系统参数带入所建的模型后仿真,往复泵能完成吸排油。同时对泵参数进行优化,在减小泵闭死容积后,可加速压差的建立,延长吸排油周期。使出口单向阀弹簧刚度低于入口单向阀刚度,有助于改善单向阀的响应,减小出口单向阀的流量倒灌,使泵吸排油性能更好。     

基于AMESim的微型精密比例阀迟滞性优化分析

针对微型比例阀流量控制精度低的问题,在结构设计上采用阻尼弹簧组件,分析比例阀系统的工作原理,利用AMESim建立了系统仿真模型,分析了线圈匝数、弹簧刚度、弹簧预紧力等参数对微型比例阀流量迟滞特性的影响.利用序列二次规划(NLPQL)优化算法,以线圈匝数为主变量,目标输出流量及最低迟滞性为优化目标,确定3组较优理论参数,...     

永磁弹簧单向阀的设计与特性研究

针对目前单向阀中因机械螺旋弹簧存在疲劳、断裂等导致其性能降低, 压力和流量损失增大等问题, 利用磁性材料“同性相斥、异性相吸”的原理, 提出斥力、引力两种永磁弹簧单向阀结构。利用ANSYS的Fluent模块对其进行流场仿真分析。在实验室条件下进行相同开启压力流量和压差-流量特性试验。结果表明:新型永磁弹簧单向阀结构合理, 斥力永磁弹簧单向阀开启压力最小, 反应最灵敏;引力永磁弹簧单向阀压力损失最小。两种永磁弹簧单向阀性能比机械弹簧单向阀优越。     

区间不确定多目标优化算法在薄板冲压成形中的应用研究

提出一种薄板冲压成形不确定多目标优化方法,该方法将冲压成形中的摩擦因数作为不确定参数,采用区间描述,以厚度不均最小和起皱最小为目标函数,以压边力和拉深筋阻力作为设计变量。基于非线性区间数值规划将不确定多目标优化问题转换为确定的多目标优化问题。采用Kriging近似模型提高优化效率,基于多目标遗传算法和序列二次规划算法的混合优化算法取得Pareto解集。应用算例说明了该算法的有效性。     

基于遗传算法的溢流阀缓冲特性优化分析

针对溢流阀缓冲系统中缓冲腔存在压力冲击问题,对液压缸回油路连接溢流阀缓冲系统进行了研究。利用AMESim搭建了溢流阀缓冲特性仿真模型,对受冲击的质量块速度位移动态曲线和缓冲腔压力流量动态曲线进行了仿真,提出了一种溢流阀缓冲特性的优化方法;构建了溢流阀缓冲特性的理想模型和优化模型,对缓冲腔压力与理想模型压力的误差绝对值积分目标函数进行了构造;最后基于遗传算法,对溢流阀相关结构参数进行了优化。研究结果表明:优化后的溢流阀通径为22 mm,弹簧刚度为15 N/mm,弹簧预紧力为700 N;优化后的溢流阀缓冲特性得到了改善,缓冲腔压力峰值降低了2.2 MPa。     

基于参数法和贝塞尔曲线的涡轮叶片造型及其优化

为实现涡轮叶片的优化设计,采用参数造型法和贝塞尔曲线进行叶片初步造型,结合N-S方程流场模拟,并利用多目标遗传算法和序列二次算法组合优化算法,通过调节吸力面和压力面的关键控制点参数对其压力损失和转折角进行优化.结果表明该方案切实可行.     

一种高压大流量插装式先导型溢流阀的仿真分析与优化设计

针对一种高压大流量插装式先导型溢流阀展开仿真分析与优化设计。首先对溢流阀主要结构参数进行初步设计计算;然后根据溢流阀内部结构建立AMESim仿真模型并进行仿真,对主阀阻尼孔、先导阀阻尼孔、主阀弹簧刚度、主阀弹簧预紧力、先导阀弹簧刚度、先导阀弹簧预紧力等重要参数进行特性影响分析;最后根据仿真分析结果,采用响应曲面与非支配排序遗传算法相结合的方法,求解一定范围内溢流阀最优结构参数,实现溢流阀满足高压大流量指标且调压偏差尽量小的要求。     

履带式工程车机械液压差速转向装置参数设计

机械液压差速转向装置作为一种双功率流转向装置,其参数设计是一个非线性、多目标和多参数优化问题。在对履带式工程车参数设计、目标评价和约束条件理论分析的基础上,提出了一种基于多岛遗传算法(Multi Island Genetic Algorithm, MIGA)和序列二次规划(Sequential Quadratic Programming, SQP)法的组合优化方法。根据组合优化的思想,对履带式工程车机械液压差速转向装置参数进行全局寻优,结合实例样车设计需要,将机械液压差速转向装置参数进行优化,优化后的参数可满足设计需要,表明所给出的组合优化方法可用于工程车机械液压差速转向装置参数设计。     

质子交换膜燃料电池引射器结构参数优化

对PEMFC氢气引射器结构参数组合进行正交试验设计并仿真分析引射效果。采用Kriging代理模型作为参数优化预测模型，并基于拉定超立方检验预测精度良好。基于Kriging模型进行主效应分析，证明引射器结构参数与引射效果存在复杂非线性关系。基于多岛遗传算法(Multi-island Genetic Algorithm, MIGA),以最大二次回流质量流量为优化目标，完成目标优化设计，并通过贡献度分析确定尺寸参数权重排序。通过帕累托最优解得到最佳结构参数组合并仿真求出最大二次回流质量流量为0.0037 kg/s,最大引射比2.64,对比正交试验最优结果提高了8.8%。     

基于正交试验的高频电磁泵单向阀优化设计

针对高频电磁泵的单向阀配流问题,对单向阀进行优化来提升电磁泵的性能。通过应用Fluent的UDF程序和动网格技术对整个电磁泵进行瞬态仿真计算,以电磁泵净输出流量最大为目标,同时利用正交实验设计的方法研究单向阀径孔比、行程、刚度对泵流量性能的影响。研究结果表明,通过优化单向阀参数能够有效地提升泵净输出流量,流量同比提高了17.65%。搭建了高频电磁泵试验平台,试验测试结果与仿真相吻合,验证了模型的正确性,同时为高频电磁泵性能的提升提供理论基础。     

基于AMESim的单向阀仿真研究分析

利用AMESim的HCD库建立了单向阀的仿真模型,仿真得出单向阀的流量-时间、流量-压差动态特性曲线;对影响阀芯稳定性的因素进行了分析,而后对单向阀仿真模型进行了改进,改进后阀芯速度不稳定现象得到了明显改善,为单向阀的结构设计及参数优化提供了重要的依据。     

基于遗传-二次规划法的封闭差动人字齿轮传动系统混合优化设计

采用变位齿轮正传动方式,建立了以减轻传动系统重量为优化目标的封闭差动人字齿轮传动系统优化数学模型。利用MATLAB优化工具箱中的遗传算法和二次规划算法优化函数进行混合优化。研究结果表明:把遗传算法的结果作为二次规划法优化的初值,解决了二次规划法优化优化设计变量初值难于确定问题;与单纯采用遗传算法或二次规划算法相比,该混合优化方法计算的优化值明显改善,系统重量显著降低;该优化方法为获得大规模的非线性约束优化设计精确的全局最优解提供了一种简单可行的解决办法。     

支持矢量回归机的参数优化及在智能减压阀压力预测中的应用

智能减压阀可通过控制膜片缸压力实现出口压力的智能调节。膜片缸压力是智能减压阀控制器的控制目标,因此需要依据进口压力和出口目标压力对膜片缸压力进行预测。基于此,提出了基于人工化学反应优化算法的支持向量回归机（ACROA-SVR）参数优化方法,并将ACROA-SVR应用于智能减压阀膜片缸压力预测,采用实验数据将ACROA-SVR与基于遗传算法的SVR和传统SVR进行了对比,分析结果表明了ACROA-SVR的有效性和优越性。     

随机变量和非独立区间变量下的可靠性序列迭代算法

针对机械系统中输入变量存在随机变量和区间变量混合的情况,考虑区间变量的非独立性,提出高效混合可靠性分析方法。区间变量使可靠性分析问题变为双层优化问题。为降低双层优化和非独立区间变量对可靠性计算效率的影响,提出了高效序列迭代计算策略,基于椭球模型描述的非独立区间变量,提出将非独立区间变量转换为独立区间变量的方法,并利用二次泰勒近似方法,将区间分析问题转换为易求解的二次规划问题。算例结果表明,所提出的可靠性序列迭代算法具有较高的计算效率和精度;可靠性分析结果受区间变量独立性假设的影响,区间变量独立可导致较保守的可靠性分析结果。     

基于多目标遗传算法的燃油泵叶轮优化设计

针对某型号燃油泵,采用CFD方法对其内部流场进行研究。运用SST k-ω计算模型和多重参考系技术,引入多目标遗传算法作为优化算法,并结合自适应权重方法,以出口流量和容积效率作为优化目标,对燃油泵叶轮的结构参数进行优化,解决了在优化迭代过程中单个优化目标出现负优化的现象。在设定的工况下,对比改进的优化方法的出口流量和容积效率,得知优化后的出口流量提升了3.90%,容积效率提高了0.53%。此种研究方法为汽车燃油泵的结构优化设计提供了较为合适的参考解决方案。     

基于改进自适应遗传算法的固定结合面动态特性参数优化识别

针对固定结合面传统建模方法精度较低和结合面的动态特性参数难以确定的问题,改进了基于弹簧阻尼单元的建模方法,提出了基于实验模态分析和改进自适应遗传算法的固定结合面动态特性参数的优化识别方法。该方法以有限元计算的理论固有频率和阻尼比与其对应实验模态分析结果的相对误差最小为目标函数,使用改进的自适应遗传算法优化识别固定结合面的刚度和阻尼参数。以自行设计制作的固定结合面模型为研究对象进行了建模、实验、参数识别等分析,分析结果表明：所提出的方法是正确的、有效的,参数识别误差在5%以内,达到了较高的识别精度。     

基于Kriging模型和遗传算法的泵叶轮两工况水力优化设计

为了拓宽余热排出泵设计高效区的范围,提出了一种基于Kriging近似模型和遗传算法的优化方法。采用拉丁超立方试验设计方法对叶轮叶片的进口冲角?β、包角φ及出口安放角β2进行16组方案设计,并采用ANSYS CFX14.5对16组叶轮方案进行定常数值模拟,选取离心泵设计工况1.0Qd和大流量工况1.62Qd下的效率为水力优化设计目标,建立了效率与叶片三个参数之间的Kriging近似模型,并应用多目标遗传算法对近似模型进行寻优,得到了最优的叶片参数。对原始方案进行外特性试验,数值模拟结果与试验结果基本吻合。优化后,叶轮在两工况下的效率均高于原始泵,效率分别提高了5.53%和2.29%。同时对比优化前后的泵内部速度分布,表明在设计工况和大流量工况下,优化后的叶轮内部相对速度分布更均匀,水力损失较小。提出的叶轮优化方法对泵性能提高提供了有效参考。     

阶梯动静压滑动轴承结构参数优化

为获得阶梯动静压滑动轴承的最优静动力特性,对轴承结构参数优化问题开展研究。首先,为避免油膜厚度在阶梯处沿圆周方向不可导问题,基于有限元法使用MATLAB编程对二维雷诺方程进行求解,得到其静力特性和动力特性;其次,以承载力为目标函数采用遗传算法对轴承结构参数进行优化。研究表明:有限元法不仅容易编程实现对雷诺方程的求解,而且能避免油膜厚度在阶梯处不可导的问题;轴承的每个油垫处均形成局部的压力峰值;使用遗传算法对轴承结构参数进行优化使其承载力提高51.8%。     

气悬浮无摩擦气缸的结构多目标优化设计

为了优化模态测试悬挂系统中气悬浮无摩擦气缸的结构参数,建立了活塞和缸壁间隙内的气体压力分布、气体泄漏流量和活塞径向承载能力的数学模型,提出一种基于非支配排序遗传算法（NSGA—II）的气缸-活塞优化设计方法。以气缸结构参数作为优化变量,以降低泄漏流量和提高径向承载能力为设计目标,等价转化目标函数,并将气体流动的复杂非线性方程组转化为约束条件进行处理。该方法能够获得目标空间内分布均匀的Pareto最优参数集,全面掌握活塞结构参数的最优取值。试验结果表明,优化后的气缸能有效地降低摩擦力,减小气体泄漏流量,从而验证了该方法在工程应用中的有效性。     

气液单向阀弹簧刚度对开启特性的仿真分析

利用VOF法建立了混输泵出口单向阀内流场的气—液两相流CFD模型,采用UDF及动网格技术,研究了介质不同含气率下弹簧刚度对出口单向阀开启特性的影响。仿真结果表明:在一定范围内,随着弹簧刚度的增大,单向阀最大开启高度降低,开启滞后时间稍有增加;介质含气率变化对阀芯开启滞后影响明显,随含气率的增加,阀最大开启高度大幅降低,开启滞后时间增加,且随含气率增大,弹簧刚度的影响减弱。