基于NSGA-Ⅲ算法的低比转速离心泵多目标优化设计

为提高IJ125-100-400-00型低比转速离心泵的水力性能，采用基于参考点的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅲ）结合近似模型、数值模拟等方法对叶片进行了多目标优化。根据水力损失模型和灵敏度分析结果，选取叶轮出口宽度、叶轮出口直径以及叶轮出口角度3个参数作为设计变量; 使用拉丁超立方抽样随机生成了60组设计方案，针对非简化模型进行了数值模拟，得到了对应的外特性值，并建立了高效的BP神经网络近似模型；最终采用NSGA-Ⅲ算法对近似模型进行了多目标寻优，得到了最优设计变量组合。研究结果表明：初始模型的数值模拟结果与实验值具有很好的一致性，两者在额定工况下扬程的绝对误差小于2.14%，；BP神经网络拟合预测效果良好；优化后的离心泵水力效率提高了6.86%，扬程满足设计需求，泵内部流场明显改善。     

基于导重法的叉车门架轻量化设计

针对大型复杂机械设计余量过大的现象,采用导重法和灵敏度计算相结合的集成优化法对某型号内燃叉车的门架结构进行全局轻量化设计. 推导强度、刚度等多性态约束条件,搭建导重法单目标、多性态约束优化模型,利用Lamker算法求解Kuhn-Tucker乘子;灵敏度计算采用带有经典误差修正项的半解析法（ESA）,引入单元误差修正项,消除刚体转动位移带来的误差;结合导重法,解决了容重和导重难以求解的问题. 利用有限元法,对优化后的门架结构进行强度和刚度校核. 结果表明,采用导重法和灵敏度计算相结合的集成优化法效果显著,使得叉车门架质量降低18.21%,优化后的门架强度和刚度满足设计要求.     

基于组合近似模型的轻量化设计方法

针对传统结构优化设计方法效率低、计算量大等缺陷，提出一种基于组合近似模型的轻量化设计方法。以某型号内燃叉车的两级门架结构为例，通过熵权TOPSIS综合贡献度分析方法筛选出对门架性能影响最大的上下翼缘及腹板厚度作为轻量化的设计变量，采用最优拉丁超立方设计方法进行样本点采集，得到包含设计变量和性能响应的100个样本点，分别构建外门架质量、最大应力、最大变形的组合近似模型，结合二次序列规划算法展开轻量化设计，结果表明：外门架经过优化后，质量减小13.36%，最大应力减小4.65%。     

内燃叉车车架静动特性有限元分析及优化

为校验某高新企业研发的3 t内燃叉车车架可靠性并进一步改善其综合性能,采用有限元法分析其静动特性.计算车架在临界工况下的受力情况;进行模态分析,得到前6阶固有频率和振型;以模态分析结果为基础对车架进行谐响应分析;利用M2052高阻尼合金垫片对车架振动性能进行优化. 结果表明：车架在临界工况下的最大应力达到141.75 MPa,低于车架材料的许用应力,具有较高安全性;车架前端板在一阶固有频率附近的振幅较大,改用M2052高阻尼合金垫片使其振幅峰值最大下降了20%,振动性能得到了明显改善.     

基于啮合频率调制现象的齿轮振动信号辨识

齿轮是大多数旋转机械设备的核心零部件,也是主要的振动来源.为了评估齿轮箱的健康状态,从机械系统信号中提取齿轮箱的振动成分具有重要意义.齿轮的啮合频率包含了反映其运行状态的丰富信息,是进行齿轮在线监测和故障诊断的前提条件.通过理论分析和试验验证,解释了啮合频率调制现象,也就是当齿轮在重载条件下工作时,啮合频率会以啮合冲击的形式被调制到高频共振区.基于此现象,提出了一种齿轮振动信号辨识方法.在此方法中,通过迭代获得啮合能量比图,以确定啮合共振频带.此方法的性能通过试验台试验和叉车现场试验进行了验证.通过与快速谱峭度方法进行对比,证明所提出的方法适用于齿轮振动信号辨识,尤其是当齿轮处于重载条件时.     

中开多级离心泵效率优化计算方法

对离心泵水力效率及高效区相对宽度的优化计算方法进行研究,在水力损失模型的基础上提出基于近似模型的多目标优化计算方法. 以中开多级离心泵的优化设计为例,基于水力损失模型进行设计变量灵敏度分析,选出关键设计变量. 分别利用水力损失、完全二次响应面（RSF）、径向基高斯响应面（RBF）和克里金响应面（KRG）4种近模型优化离心泵的关键设计变量,分析4种效率优化计算方法的精确性和有效性. 结果表明：基于理论公式计算的第1种优化方法耗时少,但结果误差较大;后3种优化方法基于计算流体动力学（CFD）数值仿真分析,结果准确,其中RSF模型的结果最精确且计算时间较短. 比较3种不同近似模型的计算精度,RSF的计算结果最精确,RBF结果次之,KRG结果最差. 在设计流量下,基于RSF的Pareto最优解的扬程为83.77 m,效率为77.26%,基于RBF的Pareto最优解的扬程为83.09 m,效率为76.63%.     

基于奇异值分解的水轮机空化压力脉动调控方法

为了减小水轮机运行过程中空化、空蚀对效率和出力的影响,合理地分析和提取空化信号对指导水轮机的调控和运行有重要意义。文中提出了一种基于奇异值分解的水轮机空化压力脉动信号提取方法,采用奇异值辨识法对试验测得的压力脉动信号进行分离,分析水轮机产生空化时的压力脉动波形,以提高对空化工况分析的准确性,通过CFD仿真优化,模拟水轮机运行的工况,分析空化现象与压力脉动信号的关系。采用奇异值分解方法对水轮机压力脉动信号进行分离,实现脉动信号的降噪和特征提取。结合PID控制技术和远程检测技术,实现对流量、水位、补气阀开度的智能调控,保障了水轮机组的平稳运行。     

水轮发电机组通风系统热流固耦合仿真分析

为了避免水轮发电机组损耗发热过度对正常运行产生威胁,合理地研究和分析运行过程中水轮发电机组散热情况对指导水轮机的调控和运行具有重要意义。文中以泰国国家电力局某发电机组封闭双路径轴向通风系统为例,利用通用热流体计算模型对水轮发电机内部空气流动和发热固体部件进行热流固耦合传热分析,结合水轮发电机组的主要部件表面如定子线棒、转子绕组及定子铁芯速度场、压力场和温度场等热流场的计算结果,定量分析散热系统的温度分布和散热效果,对水轮发电机组散热系统设计和优化具有重要参考价值。     

基于GA-SVR代理模型的谷物风筛清选系统优化设计

谷物风筛清选系统是收获机械的核心功能部件,直接影响清选作业的损失率和含杂率。为提升其性能,降低清选损失率和含杂率,基于计算流体动力学和离散单元法耦合技术(CFD-DEM)构建清选系统气固两相流数值模型,采用正交试验方法设计L_(25)(5~4)仿真试验,并使用遗传算法优化参数的支持向量回归算法(GA-SVR)建立清选系统损失率、含杂率代理模型,然后基于带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对代理模型进行多目标优化,获得风力因素、振动因素和结构因素的较优方案:入风口风速为9.5 m/s,振幅为32 mm,振频为6 Hz,筛孔大小为17 mm。最后,经整机田间试验验证,采取优化方案进行收获作业时,损失率降为0.75%,含杂率降为0.92%。