基于响应面法的全地形车排气系统结构优化研究

为了研究结构参数对全地形车排气系统散热的影响,采用Fluent软件对排气系统进行流场分析,得到壁面的温度分布图,并通过试验验证有限元模型的准确性。以消声器内隔板孔的直径、隔板到消声器前端的距离、消声器未端圆角半径为设计变量,以排气系统壁面平均温度为优化目标,应用响应面法进行结构参数优化,得到使壁面平均温度最小的一组设计变量值。最后,对改进后的排气系统进行流场分析,并与优化前的数据对比。结果表明,通过设计变量的合理改变,重点关注的消声器处壁面温度明显下降,消声器处壁面4个测试点温度分别下降了10.3%、11.5%、8.0%、10.4%。     

基于响应面法的新型螺旋管传热性能优化研究

采用Box Behnken方法,对新型螺旋管的传热性能和阻力性能的模拟计算进行实验设计。设定螺旋管内径、进口流速、螺旋槽波高、螺距和单节螺旋管与光滑管长度比5个影响因素,应用响应面法建立综合性能评价指标（PEC）与5个因素之间的二次多项式模型,确定螺旋管的最佳参数,对螺旋管强化传热机理进行研究。结果表明：换热管中的螺旋槽增加了换热面积,同时使流体产生周期性扰动,加快热量的传递;在实验优化范围内,螺旋管内径是影响PEC最显著的参数;换热管的最佳参数为：换热管内径25 mm,进口流速0.4 m/s,螺旋槽波高3 mm,单节螺旋管与光滑管长度比为1,螺距15 mm;在该条件下,计算得到努塞尔数为395.8,阻力系数为0.044,综合性能影响因子为3.82。     

基于响应面法的土石坝参数随机反演分析

针对常规随机反演过程中需多次进行数值模拟与优化方法耦合存在的计算量过大的问题,提出基于响应面法的土石坝参数反演方法。在有限元分析的基础上,利用中心复合设计进行有限次试验,建立可反映土石坝参数与位移之间非线性隐式关系的响应面方程,以代替有限元计算;结合内点法及Monte-Carlo随机抽样,对响应面方程的目标函数进行迭代寻优,从而实现土石坝参数的随机反演分析。数值算例表明,该方法计算结果误差小,求解效率高;随机反演得到的参数能更准确地反映材料的真实情况,其统计特性还可用于土石坝稳定计算和风险评估。研究成果为实际土石坝工程的参数确定提供了参考。     

基于响应面近似模型的双层喷孔参数优化研究

在共轨柴油机上采用双层交错布置喷孔油嘴可以改善柴油机的经济性和排放性能。针对双层交错布置喷孔油嘴与燃烧室优化匹配问题,采用CFD软件,运用中心组合试验设计方法设计燃油系统参数的试验计算矩阵并进行数值计算;再以响应面近似模型构造燃烧和排放的优化目标函数;最后运用多岛遗传算法对该近似模型进行全局寻优,确定燃油系统参数的优化组合,并在试验台架上进行了优化方案的配机试验。结果表明:小的喷孔直径、较多的喷孔以及适当的上下层喷孔喷射夹角可提高油束的雾化质量。     

基于响应面法对秸秆纤维素乙醇生产工艺参数的优化

文章在对里氏木霉T12菌株产纤维素酶的培养条件进行单因素优化的基础上,以滤纸酶活力(FPA)为响应值,通过Plackett-Burman设计法筛选出对产酶影响最显著的3个因素,依次为麦麸>温度>氯化钙。响应面优化结果为当麦麸、温度、氯化钙分别为6.27 g/L,31℃,0.709 g/L时,纤维素酶理论最大FPA酶活为62281.3 U/m L。在优化后的培养条件下纤维素酶粗酶液的实际FPA酶活为60 126.5±16.0 U/m L。将纤维素酶粗酶液以10%添加量加入秸秆一步转化乙醇的5 L发酵罐中,经过144 h的发酵,乙醇产量(v/v)可达到7.05%±0.18%。     

叶轮材质对船用泵振动性能的影响

为研究叶轮材质对船用离心泵振动性能的影响,分别对一船用泵的金属叶轮和ABS叶轮进行同条件试验,对比分析其振动性能。结果表明,两种材质叶轮的振动水平在0.6Qd、0.8Qd、Qd、1.2Qd、1.4Qd五个工况下呈现出随流量先减小后增大的趋势;进口法兰振动水平最低,出口法兰振动随流量偏离设计点呈现增大趋势;两种材质叶轮在0.8Qd、Qd、1.2Qd三个工况下振动烈度排序为:底座泵体顶端托架出口法兰进口法兰连接板;B级钢叶轮和ABS塑料叶轮在振动性能上整体趋势保持一致。研究成果可为船用泵水力性能优化及新材料应用提供参考。     

响应面法优化沼液预处理玉米秸秆条件的研究

为了确定沼液预处理玉米秸秆最优反应条件,选取沼液处理前后纤维素相对结晶度为评价指标,根据Box-Behnken试验设计原理,建立了纤维素相对结晶度与沼液用量、温度和时间之间的数学模型,并采用扫描电镜、X射线衍射法对处理前后玉米秸秆的结构特性进行分析。试验结果表明:回归方程决定系数R2为0.989 5;3个因素影响主次顺序为时间沼液用量温度,三者存在显著的交互作用;最佳处理条件为沼液用量48 m L,温度27℃,时间13 d,该条件下纤维素相对结晶度预测值为22.50%,实测值为21.88%,即沼液处理后玉米秸秆纤维素结晶度由60.82%降至47.51%,预测值与实测值相对误差为3%。沼液预处理后玉米秸秆表层被破坏,孔洞增加,有利于纤维素酶水解作用的进行。     

不同压水室的圆盘泵非定常特性及内部流动机理研究

针对圆盘泵的非连续叶片特殊叶轮结构,压水室的匹配设计对其整体水力特性提升具有重要意义.基于现场试验和CFX仿真分析结果,验证了湍流模型非定常仿真的可靠性.依据压水室结构参数理论分析结果,选取6种不同过流断面面积的压水室进行数值模拟和多维度内部流场分析,结果表明:随着过流断面面积的增加,6种不同压水室方案的叶轮中心呈现低...     

基于响应面法的管道泵优化设计

以某立式管道泵为例进行优化设计,利用响应面法对叶轮直径D2、叶片出口宽度b2、叶片出口安放角β2、包角φ四个叶轮参数进行设计试验,第一阶段采用线性回归分析得到19组试验数据,通过方差分析发现存在单因子二次项对相应变量的影响;第二阶段利用中心复合设计(CCD),在19组试验数据的基础上又进行了12组试验,方差分析显示,单...     

二次响应面法在材料分区结构中的可靠度精度研究

通过一个复杂材料分区工程实例讨论了有交叉项和无交叉项二次响应面的计算精度和效率,并分别用二次响应面法和蒙特卡罗数值模拟法计算了可靠度指标,借助于F检验还可大大简化该模型.结果表明,基于正交试验抽样的无交叉项二次响应面耗时较少,适于大型复杂结构的可靠度计算;与传统响应面方法相比,这种二次响应面在构建响应面和可靠度计算时完全解耦.     

离心泵叶轮内流动的油膜法测试

为了理解离心泵内部复杂的流动机理,揭示其内部的流动规律,以一叶轮形式为半开式的小型离心泵为例,采用表面油膜显示法,对其叶片及叶轮后盖板表面的流动情况进行了可视化试验研究。通过调整试剂成分比例,共设计6个试验方案,对比了不同油膜试剂的显示效果,并根据叶轮表面的流线分布对叶轮表面附近的流动情况进行了分析。试验结果证明了油膜显示法捕捉离心泵表面流动特征的可行性,为进一步理解离心泵内部复杂的流动机理提供依据。     

基于六西格玛理论的轴流泵叶轮水力效率影响因子分析

为提高潜水轴流泵的水力效率,采用流线法进行叶轮设计,基于六西格玛理论中的试验设计和拟合回归分析及CFD数值模拟分析计算了各试验方案的叶轮水力效率,探讨了对叶轮水力效率影响最大的叶栅稠密度和进口冲角两个参数的不同组合对叶轮水力效率的影响。结果表明,对于比转速为1 250的轴流泵,同时增大叶栅稠密度和减小进口冲角可提高叶轮水力效率。对水力模型进一步优化设计并进行CFD分析,所得水力效率值与拟合回归结果吻合。     

叶轮结构对多级离心泵性能及噪声的影响

叶轮是多级离心泵中最为关键的过流部件之一,其结构对多级离心泵的外特性能和噪声特性具有重要影响。选取一典型多级离心泵为例,借助试验测量方法研究了3种叶轮结构变化下多级离心泵的性能表现和噪声特性,在M型多级离心泵专用试验台上进行多级离心泵的性能试验,并使用AS824型声级计来测量多级离心泵在不同工况下的综合噪声。结果表明,叶轮出口叶片1/2径切有助于提升多级离心泵的水力性能,但会增强其综合噪声强度;减小叶轮直径可小幅降低噪声强度,但其对噪声的抑制作用并不明显;减小叶片直径可较大幅度降低多级离心泵的综合噪声强度,但会使多级离心泵的性能明显降低,在满足性能要求的情况下可通过减小叶片直径来实现多级离心泵的降噪抑噪。     

带前置诱导轮的复合叶轮型离心泵数值分析

以对带前置诱导轮的复合叶轮型两级离心泵的流动为研究对象,分析了设计工况下离心泵内部的定常流动。利用计算后的离心泵性能参数绘制其性能曲线,并与实验得到的性能曲线作对比,证明数值分析在一定程度上的可靠性。基于数值计算准确性的前提下,分别计算短叶片不同偏置位置的流场,对比计算后绘制的性能曲线,说明短叶片向吸力面偏置可以改善离心泵内部的外特性。     

基于响应面法的大体积混凝土开裂风险分析

温度荷载是造成施工期大体积混凝土开裂的主要原因。为了研究大体积混凝土的开裂风险,将影响混凝土温度场和应力场的物理力学参数作为随机变量,以混凝土抗拉强度与最大拉应力之差作为判断大体积混凝土开裂与否的准则,并依此建立功能函数。通过数值试验建立功能函数的响应面方程,以解决原功能函数无法显示表达的问题,最后采用JC法求解混凝土开裂可靠度指标。计算结果表明,与Monte-Carlo法的计算结果相比,所提出的大体积混凝土开裂风险计算方法得到的失效概率相对误差在4%以内,且计算效率高,精度满足要求,可应用于实际工程。     

多工况条件下斜流泵叶轮的强度分析

本研究通过选取0.4Q_d、0.6Q_d、0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d、1.4Q_d、1.6Q_d七个不同流量工况点,分别对斜流泵内部流场进行CFD(计算流体力学)仿真分析,结果显示叶轮承受的总压沿径向呈梯度分布,在叶轮进口处压力较小,出口处压力较大。通过流固耦合方法进行叶轮强度的数值计算,分析结果显示:不同流量工况下,叶轮变形量沿径向呈梯度增加,其最大变形量位于叶轮前盖板出口边缘,且等效应力集中点均主要集中于叶轮进口叶片与后盖板连接处。研究结果可为斜流泵叶轮结构设计和强度优化提供参考。