基于改进多目标遗传算法的变截面涡旋盘优化设计

在涡旋盘优化设计中，分析了遗传算法容易早熟、后期搜索效率低且仅以几何性能最佳为目标进行优化设计的涡旋盘力学性能较差等缺点，提出了基于改进多目标遗传算法，综合考虑力学性能和几何性能的变截面涡旋盘多目标优化设计方法。针对由基圆渐开线-高次曲线组成的变截面涡旋盘，应用微分几何理论对涡旋型线进行参数化表达，通过分析涡旋型线解析构成形式，确立了以动涡旋盘所受轴向气体力最小和压缩比最大为设计目标的多目标优化设计，得到了Pareto非劣解集。将非劣解集中的涡旋盘与传统变截面涡旋盘相比，其最大轴向气体力减少了25.53%，压缩比提高了4.36%。     

结合粒子群算法的双涡圈涡旋盘动力特性优化研究

满足一定热力性能的双涡圈涡旋盘的几何参数可有无限多组,而由不同几何参数构建的涡旋盘的动力性能却差别巨大,如何通过优化涡旋盘的几何参数来提高其动力性能成为设计的难点。为此,提出了一种基于粒子群算法的涡旋盘几何参数优化方法。以离心惯性力为优化目标,运用MATLAB软件对其进行迭代优化,并分析了型线几何参数对离心惯性力、轴向气体力、径向气体力、切向气体力以及倾覆力矩的影响。结果表明：优化后涡旋盘所受离心惯性力减小,高转速下离心惯性力减小幅度更大。优化后涡旋盘所受轴向气体力减小,轴向气体力脉动幅度变化不明显。而一味追求较小的的涡旋盘直径,会导致涡旋盘受到的倾覆力矩增大。该优化方法可为双涡圈涡旋盘的设计提供参考。     

基于小生境遗传算法的通用涡旋型线优化研究

目前涡旋型线的优化设计多数是在一些参数修改设计的基础上,简化为单目标优化问题,因而不易获得多性能最优的设计方案,涡旋型线形状的设计本质上是一个多目标优化问题,在通用涡旋型线形状优化设计中,根据关于切向角参数的基于曲率半径的Whewell固有方程的通用涡旋型线泛函表征形式,建立了多目标涡旋型线形状优化设计数学模型,应用了基于共享小生境技术的非劣优选遗传算法,给出了通用涡旋型线多目标形状优化设计实例分析.     

基于MATLAB遗传算法工具箱的组合涡旋型线优化

在涡旋压缩机型线的设计中,为了提高涡旋盘的面积利用率、涡旋压缩机的吸气容积,针对组合涡旋型线,建立了以组合涡旋型线行程容积为目标函数的数学模型。基于MATLAB遗传算法工具箱,对该目标函数进行优化,将优化结果与不同参数下组合型线及单一渐开线的行程容积对比,得到了行程容积较大的优化组合涡旋型线。     

涡旋型线对涡旋压缩机性能的影响

构成涡旋压缩机涡旋齿的型线有很多种,不同型线的类型以及几何参数直接影响着涡旋压缩机的性能和结构尺寸。在现有涡旋型线几何理论的基础上,对圆、线段和正四边形渐开线以及变径基圆渐开线和组合型线的几何特性进行了详细的探讨,采用控制变量的方法,对比分析了不同涡旋型线几何参数和结构参数之间的相互关系;计算分析了圆渐开线和组合型线构成的动涡旋盘所受的气体力,计算结果表明组合型线动涡旋盘上所受的气体力波动较大,研究得到的结果为涡旋压缩机的设计提供了一定的理论基础和应用参考。     

基于多目标遗传算法的涡旋型线形状优化

在涡旋型线形状优化设计中,分析了单目标优化设计的不合理性。提出了基于多性能因素的Whewell方程形式的通用曲线类型线函数表征形式。建立了多目标形状优化设计的数学模型。应用了基于共享小生境技术的非劣优选遗传算法。给出了涡旋型线形状的多目标优化设计实例分析。     

基于泛函的制冷涡旋压缩机变壁厚涡旋型线理论及形状优化

针对涡旋型线形状在整机设计中的重要性,提出了基于泛函理论的变壁厚涡旋型线设计理论及其优化设计方法,分析了涡旋体壁厚、动涡旋盘的最大外径、涡旋压缩机的轴向间隙、涡旋型线节距、涡旋体高度、公转半径等约束限制范围,建立了变壁厚涡旋型线优化数学模型,给出了变壁厚通用涡旋型线形状优化实例,通过与传统涡旋型线相比,得出了能满足性能较优要求、形状性态良好的涡旋型线。     

基于遗传算法的动静涡旋盘优化设计

应用遗传算法对动静涡旋盘进行优化设计,使涡旋压缩机能效比EER达到最大值。给出了优化设计的数学模型、遗传算法计算方法、基于遗传算法数学模型原理框图、优化设计算例。较之其它方法,遗传算法不易陷入局部极值,可处理大规模问题,计算速度快,最后用实例验证了该方法的有效性。     

基于泛函的通用涡旋型线形状变化规律研究

利用基于泛函的通用涡旋型线的几何理论,以涡旋型线压缩比和气体容积利用率为目标函数,得出基于泛函的通用涡旋型线收敛特性及型线形状变化规律。推得当级数项数k大于3时可得变壁厚涡旋型线,公转半径R、大盘直径D、型线圈数N与k值是影响变壁厚涡旋型线压缩性能的主要影响因素。通过建立收敛级数最佳的涡旋型线数学模型,利用基于MATLAB的遗传算法,优化得出在给定条件下的最佳目标值,并给出了最佳涡旋型线方程。     

涡旋压缩机传动机构动平衡集成优化设计

针对涡旋压缩机传动系统动平衡参数优化设计,提出了一种在ISIGHT软件集成环境下动平衡优化设计方法和系统仿真流程。在ISIGHT环境中集成软件Pro/E、Adams和计算器,实现涡旋压缩机动平衡的多目标优化设计。以某型卧式涡旋压缩机为例,应用试验设计和遗传算法NSGA-Ⅱ对影响动平衡的10个结构参数进行优化,优化后传动系统动平衡综合性能有明显提高,分析结果验证了优化方法是可行有效的。     

驱动轴承内嵌式双涡旋齿涡旋压缩机气体力的分析

使用涡旋型线始端展角和终端展角几何参数,对驱动轴承内嵌式双涡旋齿涡旋压缩机的吸气容积、排气容积、压缩比建立了计算公式;对作用于双涡旋齿动涡盘的气体力建立了分析模型;并通过计算与传统的双涡旋齿气体力进行了比较。结果表明,驱动轴承内嵌式双涡旋齿涡旋压缩机相对于传统的双涡旋齿涡旋压缩机,切向、轴向和径向气体力均减小,输气量更大,运行更平稳。     

变基圆半径渐开线涡旋膨胀机的研究

研究变基圆渐开线涡旋膨胀机的型线方程及膨胀容积问题。本文首先根据涡旋机正常工作的原则,推导出了变基圆半径渐开线型线构成涡旋膨胀机所必须满足的条件,然后根据变基圆半径渐开线涡旋型线的构成条件求出了变基圆半径涡旋线的型线方程。依据型线方程给出了动涡盘和静涡盘内外壁面的坐标方程,根据坐标方程画出了变基圆半径渐开线构成的涡旋腔,并分析了变基圆半径渐开线型线构成涡旋膨胀机的几何特点。最后根据涡旋腔的容积变化规律和啮合点的特性,求出了各个腔室的展角范围,并以第二膨胀腔为例,利用法向等距线法推导出了变基圆半径渐开线涡旋膨胀机各个腔室的容积计算公式,为进一步研究变基圆半径渐开线涡旋膨胀机提供了一定的理论基础。     

涡旋压缩机传动系统动平衡多目标优化的研究

针对涡旋压缩机传动系统动平衡优化设计,以轴承支撑合力、箱体底板的支撑力、输入扭矩及相应值的标准偏差的组合函数为优化目标,以轴承额定静载荷的10%及大小平衡块的总质量为约束条件,对大小平衡块的轴向布局及影响其质量和质心位置的尺寸提出优化设计,利用试验研究和遗传算法NSGA-Ⅱ组合进行多学科设计优化研究。仿真分析表明,该方法能够较好地获得综合平衡性能指标的最优值,对提高涡旋压缩机传动系统设计效率具有一定的现实意义。     

新型变壁厚涡旋型线的构建与性能研究

为解决等壁厚涡旋型线压缩比低、结构不紧凑、传统变壁厚涡旋型线气体力变化幅度大的问题,设计了一种由基圆渐开线、高次曲线和变基圆渐开线组合的新型变壁厚涡旋型线,并建立了该型线的基本几何理论。为定量衡量该型线的性能,特引入表征型线几何性能的两个关键指标—压缩比和体积利用系数以及力学性能的两个重要指标—轴向气体力和切向气体力对其进行评价。研究结果表明：新型变壁厚型线的几何性能与力学性能受半径变换率的影响较大,在相同设计条件下,随着半径变换率的减小,不仅压缩比和体积利用系数显著提高,而且所承受的轴向气体力和切向气体力的变化幅度也明显变小。可见,采用半径变换率较小的新型变壁厚型线有助于进一步提升涡旋型线的性能。     

涡旋压缩机的一种高低间断涡旋齿研究

通过改变齿高的方法来提高压缩比,提出了一种高低间断涡旋齿,建立了间断齿在气体压缩过程中的数学模型。间断涡旋齿的工作过程中包括了利用高低压气体混合来提高低压气体压力的步骤,包含了依靠高压气体的膨胀来压缩气体的思路。高低间断涡旋齿不但具有压缩比大、结构紧凑等优点,而且可将曲轴内嵌于动涡旋盘内,减小了动涡旋盘所受的倾覆力矩,因而具有较高的综合性能。     

废油再生装置冷却设备涡旋压缩机结构参数优化

涡旋压缩机结构参数直接影响到润滑油分子蒸馏再生装备的效率。以基于泛函通用涡旋型线构成的变壁厚涡旋盘为研究对象,建立了以能效比为目标函数的结构参数优化模型。分析了涡旋压缩机压缩过程中由排气容积变化引起的热能变化及能效比变化。以能效比为目标函数,以涡旋盘结构参数及型线方程为变量,利用遗传算法得到能效比最优化时的变量。给出具体算例,并与等壁厚的涡旋型线构成的压缩机进行性能比较,得知前者更优。基于泛函的通用涡旋型线为涡旋压缩机型线设计拓展了思路。     

计及气体力的新能源涡旋压缩机型线齿头修正优化

针对涡旋型线齿头修正最优参数难以确定的问题，综合考虑齿头修正对基元腔气体力与齿头强度的影响，推导双圆弧加直线修正方法几何模型，建立双圆弧加直线修正方法参数化模型，解析涡旋齿头修正后压缩机气体力、齿头修正面积计算公式，研究了各修正参数对气体力与涡旋齿头修正面积的影响规律。以气体力峰峰值、涡旋齿修正面积为优化目标，齿头修正参数为设计变量，基于多目标遗传优化算法对修正参数进行优化设计。涡旋齿头面积基本不变的情况下，径向、切向气体力峰峰值下降最大达到22.61%，研究结果可为修正涡旋齿气体力解析计算、齿头修正最优参数选取提供理论依据。     

涡旋压缩机涡旋盘的尺寸优化

从热力学第一定律出发,提出了涡旋压缩机优化分析模型。该模型包含压缩耗功、机械与电机损失、热与流动损失以及容积效率等,以能效比为目标函数、分析能效比随涡旋盘回转半径以及涡旋基圆半径的变化规律,求得定容积条件下涡旋盘优化的几何尺寸。     

基于三基圆的涡旋压缩机型线研究

提出了三基圆涡旋延伸修正型线的原理,完整地导出基于三基圆型线的设计计算几何理论。与PMP型线相比,在基本参数相同的条件下,三基圆型线不仅使涡旋压缩机涡盘的涡卷根部段的壁厚增加(强度更高),同时具有更高的压缩比和更小的排气阻力,为实现高效压缩的涡旋压缩机设计提供了理论计算依据。     

车用涡旋增压器力学特性的分析研究

根据车用涡旋增压器工作时的特点，讨论了涡旋增压器在工作时，涡旋盘的受力情况，分别确定了它所受轴向气体力、切向气体力以及径向气体力方向和大小的计算方法。在理论上为今后车用涡旋增压器的设计工作提供了依据。