两级系统多学科可靠性设计合成优化方法

针对大规模的不确定性多学科系统,提出了一种基于BLISS方法的两级系统多学科可靠性设计合成优化方法——RBMDOSB。该方法采用了SORA方法的框架,将可靠性分析和多学科设计优化分离开来,分为可靠性分析和确定性多学科设计优化两个问题顺序执行,其中,具体使用基于多学科模型的性能评估法进行可靠性分析,应用BLISS方法进行确定性多学科设计优化问题求解,并添加与耦合变量相关的移动量来对多学科设计优化问题的约束进行修正。最后通过具体算例验证了RBM-DOSB方法的可行性和有效性。     

对2个优化目标要求的离心叶轮入口直径计算模型的分析

提高离心叶轮水力效率与抗空化能力是叶轮设计过程中追求的2项重要技术指标,这2项指标与叶轮进口直径有密切的关系。为实现不同叶轮的性能预期,进口直径应有不同的取值范围。通过对2个叶轮入口直径优化模型的数学分析,阐明叶轮入口直径在不同性能要求下的取值规律,为正确确定叶轮直径提供理论基础。同时,还从不同角度论证了进口直径对叶轮几何形态和水力性能多方面的影响。     

面向CAD/CAE集成的等几何分析

为有效处理有限元方法中对复杂构件曲线或曲面形状不能精确表示、CAE和CAD系统模型异构问题,采用一种新的数值计算方法——等几何分析方法,对1个基准测试样例进行了分析计算,并和有限元方法进行了比较,结果表明在网格划分密度相近的情况下,等几何分析计算精度高于有限元方法,并且其控制点网格生成和细化过程更为简单,易与CAD模型集成和统一,能够改进当前产品设计和分析环节相互独立、整体工作效率较低的行业模式,供工程技术人员参考.     

支持多学科设计优化的产品集成设计知识模型研究

为了在工程设计中提高产品多学科设计知识的集成能力,通过研究产品多学科设计优化（MDO）的设计过程,提出一种支持多学科设计优化的产品集成设计知识模型.利用对产品设计知识应用特征的分析,研究产品集成设计知识的融合方法,阐述了产品设计知识的表达以及具体设计规则的匹配机制,分析了多学科设计知识获取和目标满意度评价的过程及方法.应用产品集成设计知识模型作为指导框架,采用GeneXus开发工具,搭建了一个支持多学科设计优化的原型系统平台,并以具体产品的设计过程为例,在平台中验证了该设计知识模型的可行性和有效性.     

基于Bézier提取NURBS的二维线弹性等几何分析

等几何分析方法是用统一的语言描述几何模型和计算模型,打通了CAD与CAE模型上的不一致问题。研究基于Bézier提取NURBS的二维线弹性等几何分析方法,将Bézier提取操作符应用于NURBS,使NURBS的基函数分解成Bern-stein多项式,形成基于Berntein多项式的NURBS形式。相对于传统有限元分析,此方法Bézier单元高阶连续,求解精度更高;并以薄壁圆形梁模型算例验证了该等几何分析的实用性。     

基于高拟真度模型的再入飞行器多学科优化

针对新型飞行器子学科高度集成、学科间强烈耦合的设计特点,提出了一套基于高拟真度学科分析模型的高超声速飞行器多学科建模、集成和求解方法。采用依托CAD造型的参数化主模型架构技术进行几何特征建模,为气动、结构、气动热、质量等学科分析模型构建提供基准支持;在此基础上研究了CAD、CAE等高拟真度学科分析模型在多学科设计优化中的集成应用方法,并以高超声速无动力滑翔再入飞行器为对象建立了支持高拟真度模型的多学科优化系统构架;最后采用响应面与梯度算法组合的搜索方式实现了再入飞行器的多学科优化。     

基于序列代理模型的结构可靠性分析方法

工程中部件或系统的性能函数通常是隐函数形式,该文提出基于高效代理模型的结构可靠性分析方法,构造新增样本点学习函数,并用于指导在序列迭代过程中的样本点选择。所提出的学习函数考虑了变量权重并保证所选的样本点相互之间有一定的距离且分布在极限状态方程周围。算例分析表明该方法有较好的精度和鲁棒性,不仅适用于性能函数为隐函数时的结构可靠性分析,而且也适用于现有的各种代理模型（神经网络、支持向量机、响应面等）,为结构可靠性分析提供新途径与新方法。     

基于多学科的机载雷达罩设计优化系统及关键技术探析

文章论述了机载雷达罩多学科设计优化提出的原因,与传统设计模式的区别,研究了基于多学科的雷达罩设计优化所涉及的各主要学科及其逻辑关系.并提出了雷达罩多学科设计优化中的几项关键技术,系统分析了这些技术的应用背景和发展方向.     

一种基于结构预定寿命的可靠性设计方法

针对水轮机转轮结构,研究了产品在设计阶段进行结构预定寿命可靠性设计问题。根据P-S-N曲线指定寿命下的疲劳强度概率分布和由试验得到的水轮机不同工作水头下载荷应力幅值概率分布函数,按照应力强度干涉理论,给出了预定寿命下水轮机许用水头的一种计算方法和转轮结构在指定寿命下的合理设计方法。     

基于HyperStudy的乘员约束系统参数优化

在Madymo中建立了乘员约束系统模型,运用实验设计、近似代理模型技术及自适应响应面法对乘员约束系统参数进行优化,使得对乘员的伤害指标值降到最小。仿真结果表明,该优化方法减少了实验次数,节省了计算时间,同时保证了优化精度,优化WIC值减小了24.37%,其他各项指标均在法规要求的范围以内。     

高比转速离心叶轮的参数化分析及优化设计

为提高高比转速离心泵的性能和解决多参数优化难的问题,提出一种基于变量降维和智能算法的优化设计方法。变量降维过程基于Pearson相关性分析方法,研究叶轮的18个设计变量对泵水力性能的影响,并选择其中8个具有高影响因子的变量作为最终的优化变量。优化过程基于拉丁超立方抽样方法生成160组设计样本,以最大化设计工况效率作为目标,利用人工神经网络和遗传算法对优化问题进行求解。优化结果经CFD验证：模型泵在设计工况点效率提高了3.02%,高效运行区得到了拓宽;相比于原始叶轮,优化后叶轮内湍动能分布得到了改善,不稳定流动结构减少。该方法对高比转速离心泵的设计具有良好的借鉴意义。     

低比转数高速复合叶轮离心泵的优化设计分析

本文根据多年对低比转数高速复合叶轮离心泵的设计和实践，建立了其性能预测的数学模型，并在该模型的基础上提出了以效率为目标函数、以抗汽蚀性能和工作稳定性为约束条件的优化设计方法，对两台比转数为２１和４３的高速复合叶轮离心泵进行了试验验证，表明了本文提出的性能预测模型和优化设计方法是合理可行的．     

基于叶片载荷分布的离心泵叶轮水力性能优化

载荷分布是三元反问题设计中的关键参数,为分析叶片载荷分布规律对离心泵叶轮水力性能和气蚀性能的影响,采用软件CFX对叶轮a、b和c 3种不同叶片载荷方式的离心泵叶轮内流场进行数值模拟。由分析结果可知:不同叶片载荷对离心泵叶轮外特性存在较大影响,外特性性能最好的是叶轮b,但其吸力面进口处静压值最小,外特性性能其次的为叶轮a,其吸力面进口处静压值最大,所以在兼顾离心泵叶轮效率与气蚀性能的条件下,优化出最佳载荷分布方式为叶轮a,即外特性和气蚀性最好,在其最佳载荷的基础上对其载荷分布再次进行优化可知:叶轮a-3的载荷分布水力性能和气蚀性能较好。分析结果为离心泵叶轮三元反设计提供一定参考。     

离心泵叶轮轴面图的3点水力优化

叶轮轴面图设计的好坏直接影响离心泵效率,以双圆弧轴面图上的前盖板圆弧半径、前盖板倾角、后盖板圆弧半径、后盖板倾角几何参数为自变量,以3个工况点的加权平均水力效率最大为目标,采用Isight集成Pro/E、Gambit和Fluent对离心泵叶轮轴面图进行自动数值优化.采用超传递近似法来确定3个目标函数的权重因子.采用最优拉丁方试验设计方法确定优化样本.并采用该方法对一比转数为84.8的离心泵在0.8、1.0和1.2倍设计流量下的水力性能进行了优化.结果表明:优化后的3个工况点的加权平均水力效率提高了1.42百分点.因此,建立的离心泵叶轮轴面图的3点水力优化方法是可行有效的.     

Numerical assessment on improving multistage centrifugal impeller performance by changing inlet skew angle at impeller inlet

Multistage centrifugal impellers with four different skew angles were investigated by using computational fluid dynamics. The purpose of this work is to investigate the influences of lean angle at the blade tip of the impeller inlet. Four variations of lean angles, that is, 8°, 10°, 15° and 20°, were made at first stage impeller. Reynolds Average Navier Stokes equation was used in simulation together with a shear-stress transport (SST) k-w turbulence model and mixing-plane approach, respectively. Three dimensional fluid flows were simplified using periodic model to reduce the computational cost and time required. A good performance was expected that the secondary flow can be effectively reduced in the flow passage of the impeller without excessive increase in manufacturing cost caused by the secondary flow. The results show that secondary flow affects the main flow intricately to form vortices or having non-uniform velocity in the flow passage, which in turn results in substantial fluid energy loss not only in the impeller but also in the guide vane downstream of impeller. The numerical solutions were performed and allowed the optimum design and operating conditions to be obtained.     

低比转速两级复合叶轮高速离心泵的研制

阐述了两级复合叶轮高速泵的结构设计特点和水力设计方法．理论上采用以效率为目标函数的优化水力设计方法，并采用复合叶轮和双密封结构，经水力试验和现场运行表明，该泵具有很理想的性能指标和密封可靠性．     

低比转速离心泵叶轮几何参数多目标优化

低比转速离心泵的效率与泵的损失、汽蚀余量和扬程曲线的稳定性有关.以能量损失最小、汽蚀余量最小及消除驼峰为目标,采用线性加权组合的方法,建立低比转速泵叶轮几何参数的多目标优化函数,并应用超传递近似法进行多目标优化.实例优化证明,采用该方法,设计者可根据实际经验对各目标函数的重要性进行模糊评价,合理确定各目标的权值,对泵的效率、汽蚀和稳定性等性能进行设计优化,以得到更为科学的设计方案.     

基于流固耦合的离心通风机叶轮强度研究

考虑风机工作时叶轮变形对流场的影响和气动力对叶轮变形和应力的影响,采用软件CFX进行流场计算、ANSYS进行结构计算,以MFX - ANSYS/CFX为数据耦合平台,应用弱耦合方法对风机叶轮强度进行研究.计算结果表明:叶轮最大总变形发生在叶片吸力面的中间位置,最大等效应力发生在前盘;在风机不同的稳定工况下,叶轮最大等效...     

长短叶片半开式离心叶轮内部流动的数值模拟

为了分析分流叶片对于半开式离心叶轮内部流动的影响，对轴向间隙为1.1 mm的4长叶片和4长4短叶片的两种半开式低比转速高速离心叶轮进行了研究.采用S A湍流模型和雷诺时均N-S方程，对叶轮内部的流动进行了三维紊流数值计算和分析；并对离心泵进行了试验研究.数值计算结果表明，分流短叶片可以改善叶轮内部的流动；两个叶轮内部的静压力都由叶片进口到出口逐渐升高，等静压曲线几乎是沿圆周方向的；具有分流叶片的叶轮出口的压力系数较高.实验结果表明，具有分流叶片的叶轮离心泵的扬程和效率较高，说明分流叶片可以提高离心泵的性能.