基于NSGA-Ⅱ的多目标遗传算法通用涡旋盘的优化设计

利用非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对通用涡旋压缩机的动静涡旋盘涡旋体高度、涡旋盘主轴转角、涡旋型线基圆渐开角、涡旋型线基圆半径基本参数进行优化设计,使涡旋盘的径向气体力、切向气体力、倾覆力矩、自转力矩、能效比达到最优。给出了优化设计的遗传算法计算方法、数学模型、基于遗传算法数学模型、程序流程图、多目标优化结果。较其他优化方法,NSGA-Ⅱ能较好解决多目标非线性优化问题,最后用优化后的数据验证了该方法的有效性。     

基于混合智能算法的涡旋压缩机优化设计

将遗传算法中的进化思想和蚁群算法中群体智能技术有效地耦合,运用于涡旋压缩机的优化设计中,通过计算实例验证,结果表明该算法对于涡旋压缩机的优化设计是一种可行和有效的优化方法。     

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%。     

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。     

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。     

涡旋弹簧疲劳寿命分析

涡旋弹簧可以应用于频繁换向的旋传机械中用以减缓速度突变，进而起到减轻冲击，节能降耗的作用。这里利用三维设计软件UniGraphics建立了涡旋弹簧的实体模型，运用有限元分析软件ANSYS对涡旋弹簧进行应力～应变分析，根据分析结果计算涡旋弹簧疲劳寿命。一方面验证了传统的涡旋弹簧设计理论，另一方面为进一步的优化设计提供了理论依据。     

动网格在涡旋压缩机三维流场数值模拟中的应用

基于局部弹性变形与网格重划的CFD动网格技术,对涡旋空气压缩机动态内流场进行了数值模拟。该模拟以理想气体为工作介质,满足流体控制方程及气体状态方程,湍流模型采用RNG k-ε模型,用壁面函数法描述近壁区流动。数值计算的结果表明,涡旋压缩机内部流场随时间周期变化,涡旋压缩机内存在旋涡生成、运动等现象。该计算非常形象地揭示了涡旋压缩机内部流动规律,为涡旋压缩机的优化设计提供了理论参考。     

动网格在涡旋压缩机三维流场数值模拟中的应用

基于局部弹性变形与网格重划的CFD动网格技术,对涡旋空气压缩机动态内流场进行了数值模拟。该模拟以理想气体为工作介质,满足流体控制方程及气体状态方程,湍流模型采用RNG k-ε模型,用壁面函数法描述近壁区流动。数值计算的结果表明,涡旋压缩机内部流场随时间周期变化,涡旋压缩机内存在旋涡生成、运动等现象。该计算非常形象地揭示了涡旋压缩机内部流动规律,为涡旋压缩机的优化设计提供了理论参考。     

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。     

涡旋压缩机动涡盘结构设计中的三维有限元分析

在利用Solid Works2001软件建立了动涡盘的三维实体模型的基础上，利用ANSYS软件根据受力情况对动涡盘进行有限元分析，探讨动涡盘在工作过程中由于力的作用而产生的应力与变形的规律，为进一步完善动涡盘的设计提供了理论依据。     

基于内压作用的通用型线涡旋齿载荷模型

根据对应的节线类型把压缩腔分为a、b两类,分析压缩腔压力、涡旋齿的作用载荷和应力特点,确定了涡旋齿根弯曲疲劳强度计算准则,得到了基于通用型线的齿根弯曲疲劳强度载荷模型.研究表明：简化涡旋齿为涡旋齿中线,涡旋齿工作时相当于中线内侧受到内压载荷作用,载荷的大小为内外壁面的压力差.涡旋齿上任意点的应力近似于脉动循环的弯曲应力,可用涡旋齿根等效应力用安全系数法以无限寿命计算涡旋齿根弯曲疲劳强度.开始排气角是影响涡旋齿强度和压缩机稳定性的一个重要因素.     

基于稳态温度场轴向密封的涡旋齿高研究

分析涡旋压缩机中涡旋齿工作温度分布并建立其稳态温度场模型,基于稳态温度场对涡旋齿高变形进行有限元模拟,研究涡旋齿高变形规律以及对轴向密封的影响,据此提出保证工作过程中齿高变化最小的齿高尺寸偏差设计原则。研究表明:涡旋齿的稳态温度可由其中面温度代替,始端涡旋齿温度为排气温度,温度随展角线性下降;涡旋齿高变形与齿高成正比,涡旋齿始端变形最大,且随涡旋齿展角增大而减小且近似成余弦关系;齿高热变形是影响稳态工作中轴向间隙进而影响涡旋齿轴向密封的主要因素;基于稳态温度场热变形设计齿高尺寸偏差的结果与不考虑温度场的结果相差较大,但试验证明这种设计方法在不提高精度要求的条件下明显提高了涡旋齿轴向密封性能。     

动盘轴向间隙对涡旋压缩机工作性能的影响

动涡旋盘的轴向串动间隙对涡旋压缩机的工作性能影响极大，为了确定其最佳值，利用一种动盘轴向间隙的可调结构，通过实验测得了不同间隙值下的容积效率、比功率和机械效率等性能参数的大小，分析了这些参数的变化规律，确定了最佳动盘轴向间隙值，对涡旋压缩机的设计具有一定的指导意义。     

通用型线电动涡旋压缩机的结构设计及动态仿真

根据通用涡旋型线的特性建立了切向角系数参数化模型;针对电动汽车涡旋压缩机防自转结构的动力特性问题,建立了圆柱销防自转机构的机构模型;基于圆柱销防自转结构的工作原理,从机构学和运动学的角度分析了圆柱销的受力。利用UG软件平台,实现动涡旋盘及电动涡旋压缩机其他零件的三维实体建模,构建虚拟样机模型。通过运动仿真,获得准确的运动学参数曲线,确保圆柱销防自转结构设计的准确性和可靠性。