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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。