基于改进模拟退火算法的混合制冷循环天然气流程优化

在研究模拟退火算法的基础上,将模拟退火算法进行改进,采用Ackley函数验证改进的效果.运用模拟退火算法和改进算法分别对混合制冷循环天然气流程进行优化仿真,在对流程参数进行有效优化后,利用该优化流程参数,对整个混合制冷循环天然气流程进行模拟仿真,得出以压缩机耗功与丙烷预冷量之和为最小目标函数的优化流程参数.证明模拟退火算法应用于混合制冷循环天然气流程的可行性和有效性.     

基于改进差分进化算法的复合材料结构优化设计

提出了一种改进的S形变异差分进化算法并对该算法在复合材料结构优化方面的应用进行了研究。首先,分析了控制参数对差分进化算法收敛性和寻优能力的影响机理;其次,针对控制参数对差分进化算法的影响机理,借鉴生物繁殖的"S形曲线"规律,提出变异率的"S形曲线"变化趋势,提出改进的差分进化算法SDE,数值算例证明该算法具有较好的全局寻优能力;最后,针对复合材料结构优化设计问题,建立了基于SDE算法的优化计算系统,利用该优化计算系统对某空间运载器复合材料构件进行了优化设计,优化结果较初始设计质量减小36.5%。     

基于粒子群算法的注塑产品厚度与成型工艺参数的多目标集成优化

提出了一种基于粒子群算法的多目标优化方法,实现对注塑产品厚度与成型工艺参数的多目标集成优化.在应用粒子群算法中,利用改进后的在线归档策略指导粒群体的进化,有效的提高了算法的优良性和收敛性.编写程序自动调用CAD软件和注塑成型软件Moldflow,经过设定相关的工艺参数,调用Moldflow软件进行模拟分析,提取分析结果,计算目标函数等多个步骤后,再按照所提出的优化算法改变优化变量的数值,经过多代分析,最终获得最佳制品厚度以及最佳注射时间、熔料温度、模具温度、浇口位置等工艺参数,实现了翘曲变形、熔接痕、气穴等多个质量指标相对最优.     

基于差分进化算法的变角度纤维层合板优化

以变角度纤维的起始角、终止角和层合板的层铺顺序为设计变量,弯曲刚度为设计目标,优化变角度纤维层合板。在优化过程中,对应层铺顺序的设计变量通过实数编码和置换策略转换成整数变量,实现离散空间和连续空间之间的转换。由于离散变量和连续变量的优化进程差异,本文提出一种改进的自适应差分进化算法,对不同类型的优化变量采取不同的自适应变异算子。相关算例计算结果表明:无论是对层合板的局部优化还是全局优化,改进的自适应差分进化算法都比差分进化算法和自适应差分进化算法计算精度高、收敛速率快,同时可以有效避免"早熟"现象。对于变角度纤维层合板弯曲刚度优化问题,本文提出的改进的自适应差分进化算法是一种相对高效的可行方法。     

基于差分进化粒子群混合优化算法的软测量建模

针对乙烯生产过程中,用传统方法难以直接完成对乙烯收率的在线测量的问题,提出了一种新型差分进化粒子群混合优化算法,建立了乙烯收率软测量建模。改进算法将优化过程分成两阶段,两分群分别采用粒子群算法和差分进化算法同时进行。迭代过程中引入进化速度因子进行算法局部收敛性判断,通过两个群体间的信息交流阻止算法陷入局部最优。对高维复杂函数寻优测试表明,算法的整体优化性能均强于基本粒子群算法和差分进化算法。应用结果表明,基于改进算法的软测量模型具有测量精度较高、泛化性能较好等优点。     

带有过渡段循环的多元间歇精馏优化计算

采用最大馏出量、最小时间及最大负荷因子作为目标函数,以采出速率作为优化变量,间歇精馏过程采用分段恒回流比操作,利用改进的模拟退火算法进行了带有过渡段循环的三元体系间歇精馏过程的优化。分别获得了3种目标函数下的最优操作条件及最优值,并与文献结果进行了比较。采用改进的模拟退火算法得到的优化计算结果均优于文献值。不同的目标函数下得到的优化操作策略不同,且随着过渡段循环次数的增加精馏过程趋于稳定。     

差分演化算法中变异策略的改进与算法的优化

自然界生物体进化现象可以形式化成一些优化算法,如差分演化算法、粒子群算法等。其中,差分演化算法在数值函数优化方面的性能要优于其它的优化算法。通过对差分演化算法的变异策略改进,使优化后的差分演化算法在函数优化方面性能得到进一步提高。通过十个基准函数的仿真测试可以验证这一结果。     

某焦化厂供水网络多目标建模及优化

对某焦化厂的供水网络进行了详细的分析,在用水供需平衡满足生产要求的前提下,以新鲜水供给量最小以及新鲜水供给成本与循环水及除盐水的浪费成本之和最小作为两个优化目标,建立了多目标混合整数非线性规划(MINLP)的数学模型.利用文献提出的Pareto规则下的多目标改进文化差分进化算法对模型进行了求解.所得的计算结果与现场实时操作数据相比,模型及算法实现的优化操作减少了新鲜水消耗量,降低了新鲜水供给成本与循环水及除盐水的浪费成本,达到了很好的优化效果.     

改进的粒子群优化算法及其在多目标过程设计中的应用

介绍了粒子群优化算法的基本思想和步骤,对基于动态Pareto解集的多目标粒子群优化算法进行了分析,提出了随机更新个体粒子最优位置的策略,并把改进的粒子群优化算法用于实际的多目标过程设计中.对甲苯加氢脱烷基化过程进行了分析,利用此方法对以经济和环境为目标的加氢脱烷基化过程设计进行了计算.结果表明,此种方法可以用于实际的多目标过程设计中.     

基于粒子群优化算法的MP去噪方法优化研究

针对匹配追踪算法(MP)在信号去噪中存在计算量大的缺点,将基于多目标的粒子群优化算法应用到MP算法去噪中。提出利用两个目标函数来优化算法,从而减少计算量。目标函数分别取信号或信号残差与原子两者的相关系数绝对值的倒数和信号残差。仿真结果表明:改进的算法与基础MP算法相比,明显地去除了尖峰噪声,而且在信噪比和均方差上有明显的改善。     

Multi‐Objective Optimization of Interior Ballistic Performance Using NSGA‐II

This paper investigates an interior ballistic design with equal and unequal web thicknesses of seven‐perforation propellant grains using optimization methods. In order to reveal the influence of the web thickness of the propellant grains on the overall interior ballistic performance, burning seven‐perforation propellant grains with both equal and unequal web thickness is modeled. A currently popular evolution algorithm (EA) is used to compare two charge shapes, and to seek which one could achieve the optimal ballistic performance. Complete optimization of the interior ballistic performance is a complex process in view of the conflicting objectives to be achieved and a solution to such problems is sought by converting them into a single composite objective and using many tedious measurements. In this paper, a true multi‐objective optimization of the interior ballistic charging design is carried out by considering three objectives simultaneously. The non‐dominated sorting genetic algorithm version II (NSGA‐II) is used to solve this multi‐objective optimization problem (MOP). In order to check its implementation, both the conventional optimization algorithm‐hill climbing method (HCM) and NSGA‐II are used to solve the same single objective problem. The NSGA‐II used to capture the full Pareto‐optimal front is capable of identifying the trade‐off among the conflicting objectives thereby providing alternative useful designs for a designer. Furthermore, for seven‐perforation propellant grains, the results of using equal web thickness are compared with those of unequal web thickness, and it is shown that the two charge shapes produce no distinct difference in the interior ballistic performance.     

随行装药退火算法的优化设计及数值模拟

为了实现火炮发射过程中的压力平台效应,基于随行装药的思路,建立了固体随行装药内弹道模型和模拟退火算法模型,针对随行装药点火延迟时间和燃速两个关键参数进行优化设计。结果表明,模拟退火算法的优化结果比实验结果更好,在最大膛压不变的条件下,通过提高膛压的充满度系数,可使初速提高100m/s。     

一种基于密闭爆发器试验的发射药燃烧渐增性定量评价方法

通过对比分析发射药膛内动态燃烧和密闭爆发器静态燃烧过程,发现一种理想的发射药应具备特殊的燃烧猛度分布.通过分析理想发射药和实际发射药燃烧猛度分布的差异,提出了一种基于密闭爆发器试验的发射药静态燃烧渐增性定量评价方法,评价结果与动态试验结果具有良好的一致性.     

高能硝胺发射药在高膛压火炮上的使用安全性

采用30mm高压模拟炮试验研究手段和与单基药相对比的方法,对RGD7发射药在高膛压下的膛内压力波特征、内弹道适应性及其低温动态燃烧活性进行了研究与分析。结果表明,RGD7发射药低压下缓燃的燃烧特性有利于改善其在火炮膛内的受力环境,并表现出较好的内弹道适应性,具有良好的使用安全性,但其低温动态燃烧活性偏大,应用中需要加强控制,并进一步改善其低温力学性能。     

Study on Dynamic Burning Rate Equation of Propellant

Aiming at the difficulty that the actual burning law of propellant in the gun bore couldn't be described exactly by static burning rate equation in the closed‐bomb, propellant dynamic burning rate equation and its acquisition method were established in the paper, which are based on static burning rate equation and considering burning gas flow and loading density influence factors in bore. A numerical code for interior ballistic two‐phase flow was successfully developed. And corresponding firing tests were also carried out. The comparison of simulations with interior ballistic code and firing test results show that the propellant dynamic burning rate equation makes the maximum errors of muzzle velocity and pressure in breech decreased from 2.97 % to 0.75 % and from 6.68 % to 0.38 %, respectively. This method not only improves simulation precision of gun muzzle velocity and pressure significantly, but also provides a means to improve the design accuracy for interior ballistic performance.     

Using NSGA‐II and TOPSIS Methods for Interior Ballistic Optimization Based on One‐Dimensional Two‐Phase Flow Model

In order to meet the design demands of new gun systems or new types of projectiles, the interior ballistic charge design seems especially important. In this paper, a one‐dimensional two‐phase flow model is presented. The model describes the transient combustion of granular propellants in a gun, and pressure waves are considered as an objective. This study adopts a hybrid method to solve the problem. In the first stage, the non‐dominated sorting genetic algorithm (NSGA‐II) with “a “filter” is employed to approximate a set of Pareto‐optimal solutions. In the subsequent stage, a multi‐attribute decision‐making (MADM) approach is adopted to rank these solutions from the best to the worst. The ranking of Pareto‐optimal solutions is based on the technique ordered preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) method. In TOPSIS method each objective needs a corresponding weight coefficient, and a practical problem is introduced. Both the entropy method and linear analysis method are adopted to get two sets of weights for the objectives, respectively. The two pairs of final, best compromise solutions are compared for satisfying the designer’s aim. For the analysis of the results, a two‐phase flow interior ballistic model for design optimization is established, and the hybrid approach could get a reasonable design scenario.     

轻武器用钝感发射药功能失效阈值预估方法

为预估轻武器用钝感发射药在贮存过程中,因钝感剂迁移导致弹道性能变化而引起功能失效的问题,采用Fick第二定律和扩散系数与扩散活化能的关系,以发射药钝感层结构相同、其内弹道性能相同为前提,建立了轻武器用钝感发射药功能失效阈值预估方法。应用该方法,采用3种配方钝感发射药分别在75℃和85℃下长贮,计算出各发射药钝感剂药的扩散活化能,并以75℃为基准预测了3种配方钝感发射药65℃长贮下的膛压功能失效阈值,同时在65℃下对发射药进行长贮,通过内弹道试验实测出发射药在65℃长贮下膛压功能失效阈值。结果表明,应用该方法预估发射药膛压功能失效阈值与实测值偏差分别为10.3%、2.9%、7.9%。同时以65、75、85℃下平均扩散活化能,计算出不同温度下发射药功能失效阈值,并对3种配方钝感发射药要满足常规弹药17年的贮存寿命要求的最高贮存温度提出了要求。     

基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估

为了预估发射装药的内弹道性能,建立了一种基于密闭爆发器试验检测发射药的静态燃烧性能参数进而预测其装药内弹道性能的方法,采用不同批次的单樟-5/7发射药进行了装药性能预估计算,并基于30 mm火炮对内弹道性能预估精度进行了试验验证。结果表明,采用所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法计算获得的最大膛压为376.0 MPa,与试验测试的膛压平均值388.7 MPa的计算误差为3.27%;计算的炮口初速为1143.5 m/s,与试验测试的炮口初速平均值1156.3 m/s的计算误差为1.11%。所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法具有较高的精度,可对发射药样品不同批次间的内弹道性能进行高效精确的预估,为长期贮存发射药使用寿命的判定及发射药产品的出厂校验提供了一种高效低成本的弹道性能评价方法。     

多层发射药内弹道模型及数值求解

基于经典内弹道理论建立了多层发射药的内弹道模型,用MATLAB编写了计算程序,以59式100mm高炮发射装药为基础进行了数值模拟.计算结果表明,在假定各层发射药为双芳-3、单基药、高能硝胺药、双迫药,发射药层数由1层依次增加到4层时,初速分别增加了3%、3.63%、3.69%;当燃烧层的燃速比为1:1.4:1.8:2.2,燃烧层的厚度比为5.5:1.5:1:2时,最大膛压为306.4 MPa,初速为932.4m/s,此时初速增加3.69%,且最大膛压未变,压力平台效果明显.从内弹道过程和工艺技术的可行性方面考虑,多层发射药采取3层即可达到较好的效果;对于多层发射药,当武器选定后,最优化的燃烧层厚度比和燃烧层燃速比存在唯一确定的关系,此时,在保持最大膛压不变的情况下,初速增加最多.     

发射装药用可燃紧塞元件的力学强度及燃尽性试验

为减少某发射装药的燃烧残片,对可燃紧塞元件的强度及燃尽性开展了试验研究,对比测试了传统纸质紧塞元件及可燃紧塞元件的压缩力,通过火炮输弹上膛冲击试验及野战公路运输试验测试了采用可燃紧塞元件的发射装药的结构强度;通过密闭爆发器试验测试了可燃紧塞元件的表观燃速,并通过内弹道射击试验验证了可燃紧塞元件的结构强度及膛内燃尽性。结果表明,可燃支撑筒的压缩力约为纸质支撑筒的两倍;可燃紧塞盖的压缩力约为原纸质紧塞盖的40%,约为原纸质支撑筒的80%,可燃紧塞元件力学强度可保证该发射装药在运输过程及供输弹过程中的结构完整性;在50~150MPa下,可燃紧塞元件的线燃速为ADiGu发射药燃速的8倍以上,在同一燃烧环境下,可燃紧塞元件可先于发射药在膛内燃尽;射击后炮口无燃烧残片,在内弹道过程中燃烧完全,无二次火焰,炮口无残留。