利用NURBS的模块化汽车造型设计系统构建方法

结合汽车造型设计过程和模块化思想的特点,提出一种汽车造型设计系统的构建方法,它建立在模块化思想上,即将汽车造型进行合理的模块划分,成为单个造型元素.与之相应地,提出针对汽车造型系统的模块划分思路.通过实践证明,此系统在设计阶段可以有效地提高工作效率.     

基于MDO方法的离心式压气机设计系统

针对离心式压气机设计中存在流-热-固耦合的问题,文中进行离心式压气机的多学科设计优化研究,基于多学科可行方法,建立离心式压气机的多学科设计优化系统.利用非均匀有理B样条曲线和五次多项式,分别构建径流式叶片型线和扩压器叶片型线,通过特征造型技术,建立离心式压气机参数化模型.采用线性插值方法和网格重生成方法,完成对温度、气压和变形耦合信息传递.在压气机参数化建模和多学科耦合分析的基础上,以总压比、等熵效率和流量为优化目标,对某离心式压气机进行设计优化,实现其综合性能的改善.所建多学科设计优化系统可以推广到其他多场耦合系统的设计.     

离心压气机叶片扩压器多点气动优化设计

在级环境下采用遗传算法和人工神经网络对高压比离心压气机叶片扩压器叶片几何型线进行了多点气动优化设计。根据优化前后的计算结果,对优化前后叶片扩压器内部的流动特征进行了对比分析。优化结果表明,采用多点优化设计可以有效提高离心压气机的气动性能。     

分块矩阵在NURBS计算中的应用及实现

在应用NURBS进行曲面造型过程中,B样条基函数及其导数的计算经常出现而且需要准确快速地进行计算。在深入分析了deBoor-Cox公式的基础上,本文提出了一种分块矩阵的方法,应用该方法得出了任意次基函数及其任意阶导数的计算公式。与其他计算方法进行比较的结果可以看出该方法具有较好的通用性、高效性等优点。     

离心式压缩机叶轮主要气动设计参数的分析研究

分析了叶轮进出口气动设计参数的分布规律，通过分析，对叶轮主要气动参数的分布规律有了新的认识，并可为离心式压缩机设计提供一定参考。     

NURBS曲线曲面重构的方法

CAD/CAM中用有理多项式函数表示曲面越来越广泛。由于非均匀有理B样条(NURBS)可以精确表示解析形状和自由曲线曲面,国际标准组织(ISO)与1991年把NURBS作为表示工业产品几何形状的工业标准。这里主要讨论了NURBS曲线曲面重构的方法。     

基于NURBS曲线拟合的刀具路径优化方法

为解决复杂曲面高速、高精度加工中由于微小直线段链逼近自由曲线产生的刀具路径不连续问题,提出一种基于非均匀有理B样条曲线拟合的刀具路径优化方法.在该方法中,通过分析刀具路径的几何特征鉴别需要平滑的连续直线段链,对其分段进行基于最小二乘法的非均匀有理B样条曲线拟合优化,并设置相邻段连接点处的边界平滑条件,还原刀具路径应有的连续性.拟合算法采用特征点搜索法设定曲线参数,通过误差控制的曲线节点向量和控制顶点调整保证拟合曲线精度.实验表明,经过该算法拟合优化后的刀具路径具有良好的平滑性,显著提高了曲面加工的精度和效率.     

一种优化的NURBS曲线插补算法

为弥补目前非均匀有理B样条插补算法的不足,提出一种优化的非均匀有理B样条曲线插补算法。算法采用插补前S曲线加减速方法,不仅优化了前瞻过程,而且在回溯过程中考虑了短样条的情况。算法对长样条和短样条非均匀有理B样条曲线能用统一的方法进行插补,通过引入环形缓冲区和预插补(非离线),提高了加工效率,同时合理地安排插补任务增强了系统的实时性。通过MATLAB仿真,验证了算法的有效性。     

螺杆型线逆向设计中的NURBS方法

对于螺杆压缩机转子型线设计,提出了基于逆向的方法.通过对测量数据的噪声点过滤,数据精简等预处理,采用NURBS曲线拟合螺杆型线并分析了其拟合误差.本文解决了逆向过程中NURBS曲线重建的关键问题,实现了螺杆型线的NURBS精确表示,同时为螺杆检测、仿真以及数控加工中精确刀具轨迹生成等提供了光滑的型线.     

NURBS曲面的参数化离散及其在数控加工干涉避免中的应用

复杂曲面加工中，如何快速、有效地筛选出特殊曲面点以进行刀具干涉判断是实现无干涉刀具路径生成的关键。通过推导有理Bezier曲面的参数离散算法并结合NURBS曲面可转化为有理Bezier曲面的性质，实现了NURBS曲面基于参数的离散。该离散结果保留了离散曲面点与曲面参数域的一一对应关系，通过切削点的参数信息可快速筛选出少量需进行干涉校验的离散曲面点，从而有效简化了刀具干涉检测计算。实例分析表明，该算法能在保证曲面离散精度的前提下提高无干涉刀具路径规划的效率。     

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF ROTATING STALL FOR A LOW-SPEED CENTRIFUGAL COMPRESSOR

Unsteady flows and rotating stall of a low-speed centrifugal compressor are investigated by measuring vaneless diffuser wall static pressure fluctuation and internal flow fields at different small flow fluxes. During the experiment, firstly the real time static pressure fluctuations on the vaneless diffuser shroud at different circumferential and radial position were acquired by high-frequency dynamic pressure transducers. Discrete Fourier transformation analysis and cross-correlation analysis were applied to the experimental results to ascertain the rotating stall beginning operation conditions and stall cells numbers and rotating speed. Secondly, the vaneless diffuser inlet flow angle distribution along diffuser width direction was acquired by single hotwire, which was compared with SENOO＇s analysis results. At last, the internal flow fields of the centrifugal compressor were investigated with a particle image velocimetry （PIV） system at different small flow fluxes. The flow field development of vaneless diffuser and blade flow passage are given at rotating stall conditions. The experiments enrich the understanding of rotating stall flow phenomenon of the low-speed centrifugal compressor and provide full experiment data for designing high performance centrifugal compressor.     

冰箱压缩机支承系统的动力学分析与优化

以冰箱压缩机隔振系统为背景,建立柔性基础双层隔振系统力学模型,运用子结构导纳法推导隔振系统传递率公式。以推导出的理论公式为基础,应用遗传算法对隔振系统参数进行优化研究。文中还对理论公式和部分优化结果进行数值仿真和试验验证。试验和优化结果验证理论分析的正确性,研究结果具有工程应用价值。     

AERODYNAMIC OPTIMIZATION DESIGN OF LOW ASPECT RATIO TRANSONIC TURBINE STAGE

The advanced optimization method named as adaptive range differential evolution (ARDE) is developed. The optimization performance of ARDE is demonstrated using a typical mathematical test and compared with the standard genetic algorithm and differential evolution. Combined with parallel ARDE, surface modeling method and Navier-Stokes solution, a new automatic aerodynamic optimization method is presented. A low aspect ratio transonic turbine stage is optimized for the maximization of the isentropic efficiency with forty-one design variables in total. The coarse-grained parallel strategy is applied to accelerate the design process using 15 CPUs. The isentropic efficiency of the optimum design is 1.6% higher than that of the reference design. The aerodynamic performance of the optimal design is much better than that of the reference design.     

基于遗传算法的超精密切削表面粗糙度预测模型参数辨识及切削用量优化

建立易于分析各切削用量对粗糙度影响关系的表面粗糙度预测模型和最优的切削用量组合,是超精密切削加工技术的不断发展的需要。针对最小二乘法和传统优化方法的不足,提出了将遗传算法用于超精密切削表面粗糙度预测模型的参数辨识,并用于求解最优切削用量,给出了金刚石刀具超精密切削铝合金的表面粗糙度预测数学模型和切削用量优化结果,进行了遗传算法和常规优化算法的比较,结果表明遗传算法较最小二乘法和传统的优化方法更适合于粗糙度预测模型的参数辨识及保证切削用量的最优。