基于伯努利效应的疏浚离析器设计与试验

以小河道清淤为主要目的,应用SolidWorks软件平台设计了疏浚离析器,采用流体机械试验方法验证了离析器的功效。室内试验研究了三种不同孔径的喷嘴在离析器1/4小开度阀位工况下的管道出口含沙量与密度,现场清淤试验在河道中检验了疏浚器的泥浆输送特性与机械特性,研究分析了235 m长距离或45 m短距离泥浆输送情况下的扬程高度与排淤量的运行参数,发现理想的喷嘴孔径为9.0 mm,在6 m扬程时短距离泥浆输送末端流量为105.81 m3/h。结果表明基于伯努利效应的离析器具有体积小、出流量大、泥浆浓度高等优点,能较好适应河道宽度、水深、土质等要素变化。     

面向高效节能的螺旋输送机设计参数优化方法EI北大核心

为解决螺旋输送机在混凝土小预制件生产过程中的能耗高,效率低等问题,提出了一种面向高效率、低能耗的混凝土螺旋输送机设计参数优化方法。首先,建立混凝土螺旋输送机工作过程的速度和力学模型,揭示影响螺旋输送过程能耗和效率的重要因素。在此基础上,以螺距、转速和输送长度为优化变量,以螺旋输送过程总能耗最小、输送效率最大化为目标,建立混凝土螺旋输送机设计参数多目标优化模型,并提出一种基于改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化求解。最后,通过将多目标优化结果与单目标优化结果进行对比分析,验证了所提出优化方法在提高混凝土螺旋输送效率的同时可有效降低生产能耗。     

轮毂轴承单体密封试验中管道泥浆沉积量实验研究

针对轮毂轴承单体密封试验环境中泥浆配比的准确性问题,对轮毂轴承单体密封试验机泥浆输入管道内泥浆颗粒沉积量进行了实验研究。提出了试验机泥浆输送系统中泥浆输入管道内泥浆颗粒沉积量的测量方法,测量了试验机泥浆输送系统管道内的泥浆流量和不同流量下泥浆输入管道内的泥浆颗粒沉积量,通过拟合的方法得到了泥浆沉积量与流量之间的关系。研究结果表明:随着泥浆流量的增加,泥浆输入管道内的泥浆颗粒沉积量总体呈减少趋势,当泥浆流量达到一定量时,减小的趋势变缓;确保轮毂轴承单体密封试验泥浆配比准确性的试验机最小泥浆流量为425.8 ml/s。     

绞吸挖泥船输送系统不同运行模式性能评价及优化策略探讨

绞吸挖泥船输送系统运行模式选择及其智能优化,有赖于定量化分析和评价方法。在现有研究成果基础上,结合工程经验推荐绞吸挖泥船输送系统产量计算及能耗分析公式,运用古雷增砂工程"新海鳄"轮实测数据进行验证,在此基础上提出并探讨输送系统优化策略及量化评价方法。结果显示:输送系统计算产量及能耗与实测数据符合较好;在挖掘系统产量为限制条件的情况下,通过调节泥泵转速使输送系统产量与挖掘系统匹配,可实现产量不变而输送系统能耗最低的优化目标。基于输送系统运行模式性能评价方法,推荐了不同排距适用运行模式。研究结果可为绞吸挖泥船输送系统运行模式选择以及优化运行提供指导和参考。     

面向能耗的纯电动汽车两档变速系统参数优化匹配

为降低汽车动力系统的能量损耗,延长汽车续航里程,针对纯电动汽车两档变速系统,提出一种面向能耗的两档变速系统参数优化匹配方法。基于新欧洲行驶循环工况对两档变速系统进行参数初步匹配;进而基于一定的换挡策略和电机实时效率,建立以电机功率、转速、传动比为变量,以比能耗和百公里加速时间为目标的多目标优化模型,并利用多目标粒子群算法对优化模型进行求解。结果表明,优化后的动力参数能有效提高电动汽车的动力性和经济性。     

基于上海市道路工况电动汽车能耗特性研究

针对四驱分布式电动汽车,基于上海市道路工况分析并优化驱制动系统的能耗特性。从系统能耗最优的角度确定优化目标函数,并提出能耗最优的扭矩分配控制策略。采用AMESim/Simulink软件建立了电动汽车能耗特性研究仿真平台,针对上海市道路工况进行了能量消耗的仿真分析。仿真结果表明该策略能够明显改善驱制动系统能耗特性,总体能效提高约9.94%。     

离心泵多工况水力优化设计

目前的国家标准或者行业标准中,不管是对离心泵水力效率还是离心泵机组效率都是通过考核设计点的效率进行能耗评价。在大部分的实际应用中,离心泵都运行在不同的工况点,考虑多工况运行效率对离心泵能耗的考核更加全面,更接近离心泵运行实际情况。本文介绍了欧盟最低能效指标(MEI,Minimum Efficiency Index)的多工况能耗评价方法,通过实际案例对低比转速离心泵进行了多工况优化设计,并通过试验验证了离心泵多工况水力优化设计的有效性,为离心泵的节能优化设计提供参考。     

机床多源能耗状态在线检测方法及检测系统

针对目前缺少多功能且实用有效的机床多源能耗状态在线检测方法的问题,分析了机床多源能耗状态的构成,提出了在线检测指标体系;研究了机床多源能耗状态信息在线检测方法,包括机床多源能耗分组方法和关键能耗参数指标获取方法;研发了相应的检测系统。该系统能在线检测和监测机床与工件加工全过程的输入能量、有效能量、瞬态效率、能量利用率以及能量比能效率、设备有效利用率等信息;通过在数控机床PL700上进行的大量实验,验证了上述方法及检测系统的有效性,表明其可广泛运用于机械加工过程能量消耗与能量效率的状态信息分析、管理控制和节能优化研究中。     

疏浚泥泵启动、充水、输沙动态特性建模及仿真

建立了泥泵及泥泵柴油机组的动态特性模型,给出了输沙管道瞬时阻力计算方法,进行了泥泵启动、充水、输沙动态过程的仿真计算。结果表明,该方法可用于分析预测疏浚过程中泥泵机组及泥沙输送的动态特性,有助于提高疏浚施工的安全性和经济性。     

四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动系统参数多目标优化匹配

为改善四轮轮毂电机驱动电动汽车平顺性和降低整车能耗,提出一种驱动系统参数多目标优化匹配方法.基于台架测试数据,建立永磁同步轮毂电机广义效率模型和质量模型;分别以经济性和稳定性为目标,基于动态规划法提出最优驱动与制动扭矩分配策略;以降低整车能耗和簧下质量为优化目标,求解驱动系统参数多目标优化匹配问题,获得整车能耗与簧下质量的帕累托最优集.仿真结果表明,在不同动力性指标约束下,整车动力性和经济性之间存在矛盾关系,动力性指标越高,车辆在测试工况下的能耗也越高,驱动系统最优配置方案为"前轴大电机,后轴小电机";电机尺寸优化时,应尽量减小电机轴向尺寸,以提升车辆的操稳性和平顺性;驱动系统能耗与测试工况具有强相关关系,构建具有地域特异性的测试工况对轮毂电机设计具有重要意义.     

基于动态功耗的流水线优化方法研究

流水线设计中通过增加寄存器可将毛刺进行隔离,从而降低节点的转换密度,实现动态功耗的优化,但是增加寄存器在减少毛刺的同时,不仅会增加资源消耗,而且增加的寄存器也会增加电路中的节点数量,从而产生额外的动态功耗,通过减少毛刺降低的动态功耗与增加硬件资源产生的动态功耗二者是相互矛盾的。针对此问题,通过分析毛刺和寄存器产生的动态功耗与流水线级数的变化规律,提出了基于动态功耗的流水线优化方法,并从理论上证明了优化方法的有效性。利用提出的优化方法对分形维数的计算进行优化,实验结果表明,利用提出的优化方法得到的流水线的能耗是最小的,从而验证了优化方法的有效性。     

网络寿命最优的管道监测传感网节点部署研究

提出一种管道监测传感网中节点的优化部署方案,以降低天然气管道监测网络的节点能耗和延长网络寿命。采用一种新的性能指标——成本寿命作为优化目标,分析网络规模、节点间距以及数据传输结构对优化目标的影响,并建立求解节点部署优化问题的数学模型。模型的求解采用混合遗传算法,利用外点函数法修正不满足约束条件的解,同时把退火选择算子嵌入到实数编码的遗传算法中,增强其搜索能力。理论分析和实验结果表明,该方案不仅能够降低网络的节点能耗,平衡网络负载,而且对网络寿命有益处。     

分形维数计算的流水线优化方法研究

分形维数计算具有计算复杂度高、计算时间长等特点,严重影响计算的实时性。针对此问题,在充分分析分形维数计算内在特性的基础上,利用分形维数具有流水线计算的特点,提出了一种计算分形维数的流水线体系结构,可有效提高分形维数计算的实时性。由于嵌入式并行处理硬件平台资源有限,对分形维数计算实时性进行优化的同时还需要考虑资源消耗的优化。通过对不同级数流水线运行时间和资源消耗的分析,建立基于运行时间与资源消耗的优化目标函数,从而得到运行时间与资源消耗最优的流水线结构。并与已有的计算分形维数的并行算法进行对比分析,实验结果表明,本文提出的优化方法在提高计算实时性的同时有效降低了资源消耗,实现了运行时间与资源消耗的优化。     

基于电机能耗的纯电动公交客车主减速比优化方法研究

针对常用的电动汽车主减速比设计方法没有考虑电动机效率特性,导致电动汽车能耗难以下降的问题,在分析了主减速比与电动汽车电机能耗关系的基础上,以纯电动公交客车(PETB)为研究对象,提出基于电机能耗的PETB主减速比优化方法,通过遗传算法对主减速比进行优化求解,得到使电机能耗最低的最优主减速比。为了验证优化结果,在AVL cruise中建立整车仿真模型,进行能耗经济性仿真。     

LNG加气站管路布局多目标优化研究

针对液化天然气(Liquefied natural gas,LNG)加气站管路具有常温安装,低温、内压、大范围温度波动下运行的特点,为降低管路建设与运行成本、提高安全性,提出了一种基于非支配解排序多目标遗传算法的LNG管路布局优化设计方法。该方法通过引入传递矩阵法建立简化模型,实现对管路受力变形情况的快速有效分析,进而可对管路进行综合评价。为了在符合工程规则的前提下完成最小化长度、弯头数、流阻损失以及受力变形的管路布局,基于遗传算法建立了LNG管道优化模型,使用多目标优化方法得出了在路径短、能耗低、安全性高等方面达到帕累托最优的布局方案。最后,在不同工况下对优化所得管路布局方案进行热-结构耦合分析,以确保其能够安全可靠运行,并验证该方法的正确性及有效性。     

Reliability Design for Impact Vibration of Hydraulic Pressure Pipeline Systems

The research of reliability design for impact vibration of hydraulic pressure pipeline systems is still in the primary stage,and the research of quantitative reliability of hydraulic components and system is still incomplete.On the condition of having obtained the numerical characteristics of basic random parameters,several techniques and methods including the probability statistical theory,hydraulic technique and stochastic perturbation method are employed to carry out the reliability design for impact vibration of the hydraulic pressure system.Considering the instantaneous pressure pulse of hydraulic impact in pipeline,the reliability analysis model of hydraulic pipeline system is established,and the reliability-based optimization design method is presented.The proposed method can reflect the inherent reliability of hydraulic pipe system exactly,and the desired result is obtained.The reliability design of hydraulic pipeline system is achieved by computer programs and the reliability design information of hydraulic pipeline system is obtained.This research proposes a reliability design method,which can solve the problem of the reliability-based optimization design for the hydraulic pressure system with impact vibration practically and effectively,and enhance the quantitative research on the reliability design of hydraulic pipeline system.The proposed method has generality for the reliability optimization design of hydraulic pipeline system.     

Energy saving design of the machining unit of hobbing machine tool with integrated optimization

The machining unit of hobbing machine tool accounts for a large portion of the energy consumption during the operating phase. The optimization design is a practical means of energy saving and can reduce energy consumption essentially. However, this issue has rarely been discussed in depth in previous research. A comprehensive function of energy consumption of the machining unit is built to address this problem. Surrogate models are established by using effective fitting methods. An integrated optimization model for reducing tool displacement and energy consumption is developed on the basis of the energy consumption function and surrogate models, and the parameters of the motor and structure are considered simultaneously. Results show that the energy consumption and tool displacement of the machining unit are reduced, indicating that energy saving is achieved and the machining accuracy is guaranteed. The influence of optimization variables on the objectives is analyzed to inform the design.     

Prediction-based manufacturing center self-adaptive demand side energy optimization in cyber physical systems

Cyber physical systems（CPS） recently emerge as a new technology which can provide promising approaches to demand side management（DSM）, an important capability in industrial power systems. Meanwhile, the manufacturing center is a typical industrial power subsystem with dozens of high energy consumption devices which have complex physical dynamics. DSM, integrated with CPS, is an effective methodology for solving energy optimization problems in manufacturing center. This paper presents a prediction-based manufacturing center self-adaptive energy optimization method for demand side management in cyber physical systems. To gain prior knowledge of DSM operating results, a sparse Bayesian learning based componential forecasting method is introduced to predict 24-hour electric load levels for specific industrial areas in China. From this data, a pricing strategy is designed based on short-term load forecasting results. To minimize total energy costs while guaranteeing manufacturing center service quality, an adaptive demand side energy optimization algorithm is presented. The proposed scheme is tested in a machining center energy optimization experiment. An AMI sensing system is then used to measure the demand side energy consumption of the manufacturing center. Based on the data collected from the sensing system, the load prediction-based energy optimization scheme is implemented. By employing both the PSO and the CPSO method, the problem of DSM in the manufac~ring center is solved. The results of the experiment show the self-adaptive CPSO energy optimization method enhances optimization by 5% compared with the traditional PSO optimization method.     

基于场协同原理的管道经济管径计算新方法

管道输送中管道直径直接影响管道的投资成本、输送费用和维护费用,然而现有经济管径的确定方法计算繁琐、物理意义不明确。从流体速度与管道材料消耗的协调出发,提出了的概念,作为反映管道安全与能效协调性或管道收益合理性的指标,提供了一条综合考虑输送总能量与管道材料用量、管道收益与投入等因素的确定经济管径的途径,揭示流体输送的物理机制,得出了常温流体输送过程中反映管道的数学式,并通过具体算例验证了这一指标的有效性与合理性,对管道输送经济管径的确定和管道的经济运行具有指导意义。     

基于CFD的液压集成块典型流道液阻仿真研究

应用计算流体动力学方法对液压集成块内部典型流道流场进行了模拟研究,提出结合液流流动特性来优化集成块典型流道结构设计的方法。通过数值模拟得到了压力云图、速度矢量图及流线图,定性地分析了液流在典型流道中涡旋产生的位置、大小及耗能机理,得到了块内流道结构形式对液阻性能的影响规律,进而提出流道在几何结构上的改进措施,实现了降低液体流经液压集成块的压力损失、减少能耗的目的。