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。     

通用涡旋型线参数变换特性及形状优化研究

针对通用涡旋型线设计及其形状优化，研究了基于切向角参数固有方程的弧函数通用泛函涡旋型线的系数参数变换特性，通过对各系数参数的单独特性分析，掌握了泛函弧函数涡旋型线在各个阶段的特性及其在整个阶段的共性。通过形状优化后的涡旋型线，在保证根部强度的同时，能使压缩比达到最大，兼顾了高强度和高压缩比的优点，使压缩效能达到最优。     

通用型线泛函表达拓展及其涡旋盘研究

为使采用通用涡旋型线的涡旋盘生成过程简单便捷、易于实现,通过级数思想拓展了基于泛函的通用涡旋型线表达式,根据解析几何的向量方法得出共轭动静盘型线的两种不同向量形式,提出了涡旋盘向量生成一般流程以及运用MATLAB计算的具体设计实例。用具有“数”和“形”的向量方法表达动静型线及其啮合关系,既可以通过数值运算来控制涡旋型线的形状,又能几何直观地说明型线啮合原理及过程。得出的泛函拓展表达式不仅涵盖通用涡旋型线所有类别,还能避免传统方法计算的复杂性,有助于进一步系数优化选取研究。     

通用涡旋型线理论研究与深入分析

涡旋压缩机型线设计研究中,对于任意简单平滑规则曲线至少二阶连续可导,此处型线采用极角、瞬时曲率中心和曲率半径来表征更为简单,基于此建立了涡旋型线啮合理论。针对通用涡旋型线设计存在的问题,深入研究了涡旋型线啮合理论、共轭型线节线、通用控制方程、通用方程和行程容积、内容积比、型线长度与曲率半径等关键几何公式。总结了通用涡旋型线,涡旋型线节线方程和通用型线控制方程等理论,分析了现有通用型线的一些缺陷及其通用型线控制方程理论的片面性。提出了基于泛函理论的通用涡旋型线统一数学模型理论,利用泛函理论,建立能表征任意几何形状且能集成现有各种涡旋型线数学模型的可取曲线类涡旋型线广义泛函方程, 进而可研究涡旋型线广义泛函的光滑性、一次变分二次变分及高次变分等解析特性,并利用变分法理论分析其泛函极值条件。为在不同阶空间利用泛函理论研究涡旋型线提供了机会,为通用涡旋型线研究拓宽了思路。     

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。     

基于泛函的通用涡旋型线几何理论研究

在涡旋型线设计研究中,针对单一型线的限制性,提出以泛函理论为基础的新型涡旋型线设计思路,分析了平面曲线的啮合理论,对共轭啮合涡旋型线的解析包络原理进行了研究,得到了通用涡旋型线的共轭啮合特征型线,利用Taylor级数思想,得出通用涡旋型线的新形式,就涡旋型线的压缩行程容积、型线方程、曲率(半径)以及型线长度等基本几何性质,在笛卡尔坐标系下做了较详尽的阐述和推导,得出了坐标、向量和Taylor级数等三种形式下的涡旋型线的完整几何表达形式,目前的通用型线不代表涡旋型线的全部形式,只是特殊情况下的通用型线,为研究基于泛函理论的通用涡旋机械型线设计完整理论奠定了基础。     

基于满意度原理的装载机工作装置的多目标优化设计

分析了装载机工作装置单目标优化设计的不合理性。根据装载机工作装置的设计要求,建立了装载机工作装置的多目标优化设计的数学模型。定义了广义满意度等概念,分析了其主要特性。建立了基于满意度原理的多目标优化理论。给出了集神经网络、遗传算法于一体的装载机工作装置的满意优化设计方法。实例分析表明:该方法不仅可提高设计质量,而且更能反映设计人员和用户的需求,它可为装载机工作装置以及其他机械产品的设计提供一种新的途径。     

基于泛函的涡旋型线共轭啮合理论

在涡旋压缩机涡旋型线设计研究中,针对单一涡旋型线受其固定数学模型固有特性的限制,并研究出通用涡旋型线的共轭啮合特征型线,分析平面曲线的啮合理论,研究共轭啮合型线的解析包络原理.对可取函数类基于泛函的涡旋型线的共轭啮合特性进行研究,建立基于泛函的涡旋型线的笛卡尔坐标表达式及其共轭型线的啮合条件,推导出基于泛函的涡旋型线的共轭啮合型线,动静涡旋型线特征几何中心距为r.根据通用涡旋型线的型线组合特性及级数系数收敛原则,给出具体算例,得到基于Matlab的涡旋型线及其共轭型线图形.基于泛函的涡旋型线共轭啮合研究为采用泛函理论的涡旋压型线研究提供了机会,拓宽了涡旋压缩机型线设计理论与方法研究的思路.     

基于泛函的涡旋型线典型型线研究

针对涡旋压缩机涡旋型线设计研究中单一型线形状设计的不合理性，推导了笛卡尔坐标表达和弧函数表达方法的变换关系，研究了平面曲线的曲率半径固有方程表达方法；针对可取函数类广义泛函集成涡旋型线方程系数的四种典型变化趋势（主要包括系数规律性变化和无规律性变化）来选取系数，对四类典型型线的渐开啮合特性进行了详细推导并得出其涡旋型线图形，说明了四类典型弧函数涡旋型线均具有渐开啮合性，均能构成涡旋型线。研究结果为广义泛函集成涡旋型线的工业应用奠定了理论基础，拓宽了涡旋型线的设计思路。     

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。     

涡旋型线几何理论及耦合机理研究

在涡旋压缩机型线设计研究中,提出了涡旋型线的暂渐开与暂啮合理论,阐述了暂渐开中心、暂渐开区域、暂渐开角、暂啮合区域及暂啮合角等几何概念,研究了多种涡旋型线的特征几何特性和暂啮合区域所对应的暂啮合角之间的耦合机理,借以作为涡旋压缩机型线性能优劣及加工难易的判定理论。研究结果表明:正奇多边形渐开线型线的暂啮合角等于其特征几何外角的一半;正偶多边形渐开线涡旋型线的暂啮合角恰好等于其特征几何外角;随着多边形边数的增加,暂啮合区域所对应的暂啮合角从180°逐步减小,当特征几何边数趋于无穷多边形时,涡旋型线的暂啮合区域所对应的暂啮合角将趋近于0。通过涡旋型线几何特性和耦合机理的研究,证明了无穷多边形渐开线所构成的涡旋型线压缩机振动最小,运行最平稳,能效比最高。提出的涡旋型线耦合机理,为涡旋压缩机型线的研究拓宽了思路。     

基于粒子群算法的涡旋压缩机涡旋盘优化的研究

建立了基于粒子群优化算法的涡旋压缩机动静涡旋盘能效比的数学模型,采用粒子群算法优化涡旋压缩机涡旋盘的结构参数,验证了粒子群算法具有收敛速度快,算法简单易行,不易陷入局部极值等其它算法无法比拟的优点,是一种行之有效地优化方法。