低比转速离心泵叶轮多目标优化设计

论述了以低比转速离心泵的能量损失最小及汽蚀余量为多目标函数,以叶轮主要参数为设计变量的泵叶轮优化设计方法,通过优化,获得了满足一定扬程和流量的最优参数组合。     

中低比转速离心泵叶轮多目标优化设计

中低比转速离心泵效率普遍不高，主要因素是泵的损失过大，在减小泵的损失时，容易使汽蚀余量增大，扬程曲线产生驼峰，为提高泵效率，减少汽蚀余量，消除扬程曲线驼峰，本文论述了以中低比转速泵的能量损失最小，汽蚀余量最小及消除扬程曲线驼峰为多目标函数，以叶轮主要参数为设计变量的泵叶轮优化设计方法，通过优化，获得了满足一定扬程和流量的最优参数组合。     

基于NSGA-Ⅲ算法的采煤机滚筒优化设计及系统开发

为了提高采煤机滚筒的工作性能和设计效率,综合考虑采煤机滚筒尺寸约束关系及性能指标,提出了以装煤效率、截割比能耗和载荷波动为优化目标,叶片厚度、叶片螺旋升角、叶片头数、同一截线上的齿数和截齿安装角为优化变量的采煤机滚筒优化模型。采用NSGA-Ⅲ算法对提出的有约束多目标采煤机滚筒优化模型进行寻优,利用MATLAB开发了采煤机滚筒优化设计系统,以某公司截割实验的煤岩参数、工况条件为输入,通过采煤机滚筒优化设计系统得到滚筒最佳设计方案,该滚筒相对于MG500/1130WD采煤机滚筒,装煤能力提高了12.7%、截割比能耗降低了8.0%、载荷波动系数减小了20%。结合CAD技术以及初始图形交换规范（IGES）形成了完整的采煤机滚筒三维虚拟模型。     

基于NSGA-Ⅱ算法的微耕机变速箱多目标优化设计

为了提高微耕机变速箱的传动性能和旋耕效率,针对变速箱的主要设计参数,建立了多轴式微耕机变速箱的优化设计数学模型。运用SGA、NSGA-Ⅱ算法和MATLAB语言编制了变速箱关键设计参数的优化程序,使用该程序对数学模型进行优化求解并比较结果。优化结果表明,采用SGA和NSGA-Ⅱ算法进行优化,体积分别减少了14.13%和15.96%,重点啮合齿轮重合度提高了4.07%和4.60%,取得较好的优化效果;其中,采用NSGA-Ⅱ算法比SGA算法在优化结果上更优秀。     

基于NSGA-Ⅲ的众包设计服务资源优选方法研究

针对众包设计服务过程中服务资源数量众多、服务达成受到需求方和服务方共同约束,难以匹配到合适的服务资源的问题,提出一种基于NSGA-Ⅲ算法的众包设计服务组合优选方法。首先分析众包设计服务模式特点,构建供需约束的搜索匹配评价指标体系,以及包括服务时间-成本-质量-可靠性的多目标优化模型,然后基于NSGA-Ⅲ算法对模型进行求解。最后通过实例仿真分析,验证了方法的有效性和准确性。     

基于NSGA-Ⅲ算法的大功率自然冷却电机高功率密度优化研究

针对采用自然冷却的大功率永磁同步电机设计问题,提出了提高功率密度的设计方法,通过ANSYS Maxwell与Matlab联合仿真实现了针对永磁同步电机基于NSGA-Ⅲ算法的参数优化。为验证算法对于超多目标优化的有效性与先进性,同时采用了GA遗传算法与NSGA-II非支配遗传算法对电机进行了超多目标优化,在综合考虑电机的输出能力、转矩脉动与整机重量的情况下,特别针对电机的铁耗与铜耗进行优化,尽可能地降低电机运行时产生的热量,延长电机安全运行时长。对这3种方法优化后的电机进行了性能分析与比较,结果表明,使用NSGA-Ⅲ算法优化得到的电机工作效率相比于优化前的电机上升了0.64%,降低了工作时产生的发热量,延长了电机的工作时长,证明了该优化方法的可行性。     

低比转速开式叶轮高速离心泵的优化设计系统

提出基于Navier-Stokes方程和Spalart-allmaras湍流模型流动分析的低比转速开式叶轮高速离心泵优化设计系统,该系统由四个部分组成:基本参数的优化设计、性能预测、流动分析和信息反馈。根据提出的方法,对一台开式叶轮高速离心泵进行实例设计和实验研究,取得了较好的性指指标:泵的扬程流量H-qv特性线几乎是一条直线,扬程系数达到了0．7以上;汽蚀性能也满足要求;叶轮内部压力和速度分布合理,表明采用加大流量设计方法能设计出性能优异的低比转速开式叶轮高速离心泵,此设计方法是合理可行的,对开式叶轮高速离心泵的设计具有指导意义。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的多目标云制造服务组合优化研究

为了提高云制造服务组合寻优质量,提出一种基于改进NSGA-Ⅱ算法的多目标云制造服务组合优化方法。首先改进支配强度的概念来快速确定非支配解集中个体的优劣,然后对NSGA-Ⅱ算法应用不同的局部搜索策略,在算法前期加强对优秀个体的搜索以加速收敛,算法后期对稀疏个体融合邻域搜索与模拟退火算法来增加种群的多样性。最后结合企业实际案例,验证了优选模型的有效性和算法的可行性。     

基于NSGA-Ⅱ算法的超前液压支架多目标优化设计

针对超前液压支架连杆断裂问题,在相同外载荷下以超前支架连杆受力绝对值之和、长度之和最小为目标函数,建立了多目标优化模型。采用NSGA-Ⅱ算法求解优化模型,使用模糊集合理论的方法选择最优解,并在Matlab环境下编制成可视化计算程序,应用此程序优化ZTC16044/27/50超前液压支架参数,优化后连杆长度之和下降17.28mm,最大受力减小349.12 k N。ZTC16044/27/50在红柳林煤矿连续运行中未出现连杆断裂事故,为提高超前液压支架综合性能提供了有效途径。     

基于NSGA-Ⅱ算法的机械臂多目标轨迹优化

以HSR-JR612型机械臂为研究对象,针对机械臂运动过程中需满足时间消耗少、能量消耗低、平滑冲击小的问题,对其进行多目标轨迹优化研究。机械臂关节空间轨迹采用七次B样条曲线构造,采用具有精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),结合对机械臂的关节位移、速度、加速度和加加速度作出限制得到的约束条件,对机械臂轨迹进行优化,得到一组Pareto最优解集合。仿真结果表明,七次B样条曲线构造的机械臂关节空间轨迹速度、加速度和加加速度都连续平滑,保证了机械臂运动性能。在满足约束条件的前提下,NSGA-Ⅱ算法可对机械臂运动轨迹实现有效的多目标优化,获得一组理想的Pareto最优解集,并从中选取一个各项优化目标较为均衡的解作为多目标优化的最终解。     

离心泵内流场的三维数值模拟及流动分析

采用标准-湍流模型和SIMPLEC算法,对离心泵内流场三维不可压湍流流动进行数值模拟,分析因泵体的非对称结构以及叶轮、蜗壳间较小间隙导致的内流场非对称性.并以计算流体力学(CFD)分析结果为依据,对离心泵蜗壳进行了优化设计,揭示了泵内流道的压力及速度分布规律,为离心泵的性能预测、水力设计及优化设计提供了依据.     

红外菲涅尔透镜的注射超声辅助成型优化

为了提升聚合物红外菲涅尔透镜的光学性能,以其表面微沟槽的成型质量为目标,提出了一种高效的注射超声辅助成型方法,并对工艺参数进行了综合质量优化。首先分析了超声振动对聚合物的加热和加压效应,设计了一套一模两腔的对比试验模具;接着以红外菲涅尔透镜的调制传递函数MTF和齿形平均高度h为优化质量目标,设计了四步骤的多目标优化流程,通过试验设计、基于BP神经网络的质量目标与注射工艺参数关系建模、基于NSGA-Ⅱ的多目标优化和试验验证进行工艺参数的综合优化。实验结果表明:该多目标优化流程具有很高的精度,MTF和h的平均预测误差MPE分别为4.16%和3.32%;注射超声辅助成型的菲涅尔透镜微沟槽具有更高的复制质量,其齿沟槽平均高度h增加了15.6%,且h值的波动量随着h值的增大而增大,MTF值受齿高h均匀性的影响大于齿高h对其的影响。     

Optimization on the impeller of a low-specific-speed centrifugal pump for hydraulic performance improvement

In order to widen the high-efficiency operating range of a low-specific-speed centrifugal pump, an optimization process for considering efficiencies under 1.0Q_d and 1.4Q_d is proposed. Three parameters, namely, the blade outlet width b_2, blade outlet angle β_2, and blade wrap angle φ, are selected as design variables. Impellers are generated using the optimal Latin hypercube sampling method. The pump efficiencies are calculated using the software CFX 14.5 at two operating points selected as objectives. Surrogate models are also constructed to analyze the relationship between the objectives and the design variables. Finally, the particle swarm optimization algorithm is applied to calculate the surrogate model to determine the best combination of the impeller parameters. The results show that the performance curve predicted by numerical simulation has a good agreement with the experimental results. Compared with the efficiencies of the original impeller, the hydraulic efficiencies of the optimized impeller are increased by 4.18% and 0.62% under 1.0Q_d and 1.4Q_d, respectively. The comparison of inner flow between the original pump and optimized one illustrates the improvement of performance. The optimization process can provide a useful reference on performance improvement of other pumps, even on reduction of pressure fluctuations.     

基于动网格的离心泵内部流场数值模拟

为了实时地模拟离心叶片泵的内部动态流场,将动网格技术引入到离心泵内部流场的数值模拟中,并分析了离心泵在叶轮旋转情况下的内部流场的动态变化及对水泵蜗壳结构改进计算.模拟结果显示,动网格技术能较好地模拟离心泵内部流场的动态变化,便于研究人员分析离心泵内部流场参数的瞬时变化情况.     

清淤泵的水力设计与内流特性

目前我国河道污染极其严重,利用清淤泵完成水力治淤是定期治理河道的有效方法之一。文中首先根据速度系数法,并结合设计经验完成了一台低比转速清淤泵的水力设计计算,获得了各个过流部件的几何参数。在此基础上,采用ASMM模型对清淤泵内部的固液两相流进行了数值计算分析,获得了初步的内部三维流动特征。该研究结果将为后续进一步优化清淤泵提供很好的依据。     

可逆式水轮机变工况研究

针对抽水蓄能电站稳定性的要求,利用可逆式水轮机水泵工况断电过程中蜗壳出水边的压力始终保持恒定（水轮机工况的水头）,机组转速连续变化这一规律,根据转速的不同来选取不同的工况点。在Fluent软件中,通过变换转轮的边界条件设置,可模拟可逆式水轮机水泵断电过程不同工况点水力变化,计算时采用雷诺时均方程和RNG肛￡湍流模型,压力和速度耦合采用半隐式（SIMPLEC）算法。对可逆式水轮机不同工况点模拟结果进行了分析总结,数值试验结果直观地反映了可逆式水轮机水泵工况断电的不同工况点、叶片表面的压力分布、蜗壳内部的流场漩涡分布、水力损失等,对可逆式水轮机的转轮设计和结构优化有一定的应用价值。     

基于改进NSGA-Ⅲ的电磁超声换能器多目标优化

电磁超声换能器(EMAT)的设计与优化是一个变量多、分析复杂和优化难度大的多目标优化问题.通过建立的电磁超声换能器电磁-力-声有限元模型,得到了洛伦兹力、磁致伸缩效应、感应电流密度和振动位移等优化目标的样本集,构建了多支持向量机的代理模型.提出一种基于参考点和拥挤度相结合的改进NSGA-Ⅲ优化方法,对优化目标进行优化设...     

高压输油泵中开面强度模拟优化与试验分析

为了对中石化某管线高压输油泵(670DYN420-HY型泵,壳体承压要求20MPa)的中开面强度进行优化,采取加大螺栓直径、改变螺栓分布、增加中开面厚度3种方案与原方案进行对比,利用ANSYS计算4种方案中开面的变形量和受力情况,通过对比分析中开面垫子的变形量和螺栓强度的安全系数,得到了保证中开面强度的最优方案。优化后的产品实际水压试验结果与数值模拟分析相符,大大减少了多次反复试制样机的风险,节约了试制成本。     

离心泵内磁流变液流动特性的研究

采用Mixture多相流模型和标准的κ-ε模型,使用SMPLEC算法,应用Fluent软件,对磁流变抛光循环系统用离心泵内部水基磁流变液三维流场进行数值模拟,分析不同叶片数对泵内磁流变液流场压力、速度、颗粒体积浓度分布的影响。计算结果表明：随着叶片数目的增加,叶轮出口压力呈现出先增加后减小的趋势;叶片数目对叶轮出口处磁流变液速度大小影响不明显,对叶轮流道内的速度分布及颗粒体积浓度分布影响显著。