黄河水泥沙分离溢流性能试验研究

针对滴灌用黄河水泥沙含量高的问题,根据兰州段黄河泥沙粒配特性设计了黄河水泥沙分离设备。采用正交试验、极差和方差分析研究了分离机参数对溢流颗粒D。和溢流液流量的影响。试验结果表明：影响溢流颗粒D。的参数主次排列为转鼓转速、碟片间隙和喷嘴数量,而影响溢流液流量的参数主次排列为转鼓转速、喷嘴数量和碟片间隙。考虑试验因素对溢流颗粒D。和溢流液流量影响程度的大小,优化的参数为转鼓转速为3500rpm、喷嘴数量为32个、碟片间隙为1．2mm。     

碟式分离机在黄河水泥沙分离中的应用

针对西北地区黄河流域农业滴灌中黄河水泥沙含量高的问题,根据泥沙基本特征设计了适于黄河水泥沙分离的碟式分离机.通过3因素2次正交旋转回归试验设计,考察了转鼓转速、碟片间隙以及喷嘴直径对黄河水泥沙分离效率的影响,得出分离效率与影响因素的回归模型.通过方差分析和效应分析得出:喷嘴直径和转鼓转速对分离效率的影响极显著(P<0.01),碟片间隙对分离效率的影响显著(p<0.05).通过频数分析和水平优化表明:黄河水泥沙分离的最佳参数是喷嘴直径为1.4 mm,转鼓转速为3 600 r/min,碟片间隙为1.6mm.     

用于滴灌的碟式分离机的动平衡

针对滴灌用黄河水泥沙碟式分离机的振动问题,采用影响系数法进行了分离机整机全速动平衡.转鼓装在分离机的平衡试验台上,在上、下轴承双测点进行平衡.当测点数N大于校正面数M时,方程为非正规复数线性方程组.采用共轭转置矩阵左乘原方程,求得所对应的复数正规方程组.在复数域用列主元消去法求解,在求得各校正面应加配重的复数结果后再转换成矢量输出,通过编程求得校正重量的最优近似解.分析了利用最小二乘法求解矛盾方程组最优近似解的问题.结果表明,用影响系数法对碟式分离机在工作转速下进行整机平衡,平衡后分离机振动大幅度下降,运转趋于平稳,实际效果明显.     

一种改进的四面体网格质量优化算法

网格质量直接影响计算的精度和计算的效率,为了更好地提高离心泵边界网格质量,针对现有网格质量优化算法中网格质量衡量准则、目标函数以及求解算法不合理等问题,提出了一种基于优化光顺的网格质量优化算法.该算法在提出一种新的四面体质量衡量准则并验证其合理性的基础上,建立了一个新的基于优化光顺的目标函数,并在求解目标函数最小值过程中,采用点态松弛技术将求解全局最小值问题转化为求解一系列局部最小值问题,应用变尺度算法求解非线性函数的局部最小值,以提高算法效率.数值试验结果表明,优化前网格中单元质量最小值为0.005 2,平均值为0.510 5,且在叶轮的进口边处在大量的劣质单元;采用本文算法优化后,网格中单元质量最小值为0.058 4,平均值为0.585 0,网格中的最差单元质量得到了显著提高,该算法能够较好地提高边界处和整体网格质量.     

开孔和开槽参数对锥篮离心机转鼓应力的影响

建立了锥篮离心机转鼓的三维有限元模型,并对模型进行了验证.结果表明,数值模拟值与计算值有较好的一致性,所建立的有限元模型较真实地反映了转鼓的受力情况.在此基础上,模拟计算了按等腰三角形布孔的锥形转鼓应力.通过对转鼓的孔径、孔桥宽度、槽宽及壁厚等参数的进一步分析,获得了参数变化与鼓壁周向应力之间的关系曲线,为锥篮离心机转鼓的改造优化和工程设计提供了理论依据.     

碟式分离机在黄河水泥沙分离中的

针对西北地区黄河流域农业滴灌中黄河水泥沙含量高的问题，根据泥沙基本特征设计了适于黄河水泥沙分离的碟式分离机。通过三因素二次正交旋转回归试验设计, 考察了转鼓转速、碟片间隙以及喷嘴直径对黄河水泥沙分离效率的影响, 得出分离效率与影响因素的回归模型。通过方差分析和效应分析得出：喷嘴直径和转鼓转速对分离效率的影响极显著(p<0.01), 碟片间隙对分离效率的影响显著(p<0.05)。通过频数分析和水平优化表明:黄河水泥沙分离的最佳参数是喷嘴直径为1.4 mm, 转鼓转速为3600 r•min-1，碟片间隙为1.6mm。     

离心泵内部四面体网格的优化算法

归纳了四面体全自动网格生成时产生的畸形单元的类型,提出通过数值计算判断不同的畸形单元类型的准则,并分析了离心泵模型网格剖分后产生的畸形单元的类型、分布及原因.通过对现有网格质量函数的研究并考虑边质量约束推导出错误函数,采用错误函数作为基于优化算法光顺的目标函数,通过应用变尺度法（BFGS）求解错误函数最小值问题对四面体网格进行光顺.将改进的基于优化算法的光顺与智能Laplacian光顺和交换技术相结合,用以解决前沿推进法（AFT）和Delaunay三角化方法产生的畸形单元问题.通过某离心泵算例进行验证,结果表明,优化后的网格质量趋近于0的最差单元基本被消除,同时网格的整体质量也得到显著提高,该算法可以很好地应用在离心泵内部四面体网格的优化中.     

基于改进遗传算法的挠性圆盘移栽机参数优化

为了提高移栽机秧苗移栽直立度的合格率,运用改进遗传算法对影响秧苗落地角度的挠性圆盘移栽机结构参数和移栽参数进行优化,并在问题分析的基础上建立了优化模型。为提高遗传算法局部搜索能力,融合了遗传算法和非线性规划寻优算法,利用该算法对以秧苗落地角度为目标的目标函数和设定的适应度函数进行寻优计算,得到相应优化参数组。以该组参数为基础,并根据移栽机结构特点和农业生产实际情况进行微调,将调整后的参数作为挠性圆盘移栽机投苗仿真试验的基本参数。结果表明:仿真数据与优化数据基本一致,改进的遗传算法适应本优化问题,为挠性圆盘式移栽机的机构参数化设计和试验研究奠定了基础。     

基于灰色系统理论的铝合金覆盖件成形优化模拟

以压边力、拉深筋高度、凸筋圆角半径、凹筋圆角半径为自变量,进行四因素四水平的正交试验,模拟铝合金覆盖件成形,获得成形工艺参数与破裂、起皱、厚度最大变薄率等质量数据的目标函数.利用灰色系统理论,分别计算得到成形工艺参数对单目标函数的关联系数和多目标函数的关联度,多目标优化将转换为单目标优化问题.进一步计算各成形工艺参数的平均关联度,获得优化的压边力、拉深筋截面几何参数,以此进行有限元模拟验证,优化的结果为变形均匀,表明成形的质量明显提高.     

基于猫群算法的渠道断面优化及设计参数分析

为替代工程设计优化问题求解过程中运用的低效经验试算法,提出猫群算法以解决渠道断面优化设计问题.采用猫群算法在全局空间下搜索边坡系数的变化对渠道断面优化的影响,并且取得了良好的效果,在满足其他的约束条件下,选择适合的边坡系数1.5能够减少占地面积,节约投资.以黑龙江省江川灌区为例,对灌溉渠道断面进行优化并且对断面设计参数进行分析,算例表明,猫群算法高效迅速,精度高,能有效地解决渠道断面设计中的优化问题,具有相当高的应用价值.优化结果显示,模型计算所得渠道过水断面面积减小4.2%,工程占地随之减小.各个参数中,边坡系数取1.5、渠道底宽取2.000 0 m、水深取1.500 0 m时总体目标最佳,并且分析这3个参数对目标函数的影响规律,最佳目标随着边坡系数和水深的增大呈现出先增大后减小的趋势,随着渠道底宽的增大呈现逐渐增大的趋势.     

考虑配置的多源注水系统泵站运行方案优化

为了实现对多源注水系统中各站内运行注水泵的型号、数量及运行参数同时进行优化,以系统输入功率最小为优化目标,考虑水量平衡、泵流量、泵正常运行压力、泵型号等约束,建立了考虑泵配置的泵站运行方案优化数学模型.针对优化问题的特点,设计了双重编码改进遗传算法对模型进行求解.在双重编码中,第1行采用实数编码表示泵的流量,第2行采用整数编码表示泵所属注水站编号,实现了对优化变量的准确描述,并指出了解的编码为变长度编码.设计了根据流量确定泵型号的方法,泵的其他运行参数根据选择的泵型号确定.在改进遗传算法操作过程中,设计了初始解的产生方法及与问题相适应的多种交叉和变异方法,使部分约束条件得到了满足,减少了不可行解的数量.利用本算法对某深度注水系统进行了优化设计,优化后系统输入功率比现状降低了2.42%,表明在多源注水系统中对泵的配置及运行参数进行同时优化节能效果明显.     

模块化产品优化配置问题的混合PSO求解方法

针对产品优化配置问题,建立了客户需求与可配置产品模块实例之间的映射关系,采用动态惩罚函数处理约束条件,构建了产品优化配置问题的数学模型.采用遗传算法的交叉与变异策略和模拟退火算法的Metropolis准则改进粒子群算法,将形成的混合粒子群算法作为产品优化配置的求解方法.使用二进制编码方案表示可配置产品的配置方案.通过使用混合粒子群算法进行产品优化配置仿真试验,以及混合粒子群算法与遗传算法的仿真对比试验,证明该方法简单有效,效率较高.     

基于改进蚁群算法的3-PPR并联机构位置正解研究

针对3-PPR并联机构位置正解问题,运用螺旋理论计算其自由度,并分析其运动特性,同时通过解析法构建该并联机构的完整运动学逆解。将并联机构运动学正解问题的求解转化为对目标函数优化问题的求解,并基于此建立该并联机构正解的目标函数优化模型。通过对基本蚁群算法进行有效的改进,构建了可用于求解连续优化问题的改进蚁群算法。运用该算法求解3-PPR并联机构的运动学正解并进行Matlab仿真分析,对比传统数值方法和改进蚁群算法,证实该算法具有良好的全局寻优能力,并能避免初值和局部最优值对计算结果的影响,可有效应用于求解并联机构的位置正解问题。     

基于环路和改进遗传算法的树状灌溉管网优化

以投资最小为目标函数,建立了树状灌溉管网优化数学模型,用外部惩罚函数法将问题转化为无约束优化问题,并采用改进遗传算法进行求解。根据树状管网优化的特点,遗传算法采用二进制编码和整数编码相结合的双重编码,以同时对管网布置形式和管径进行优化。在遗传算法产生初始解及交叉、变异操作时,采用基于环路的方法,减少了不可行解的产生,提高了算法的计算效率,算例说明该优化方法有效、实用。     

基于改进布谷鸟搜索的轴向永磁联轴器模糊优化设计

研究了轴向永磁联轴器的结构优化设计。首先根据层模型理论,以轴向永磁联轴器的关键结构参数(气隙长度、铜盘厚度等)为设计变量,以成本最低、输出转矩最大以及涡流损耗最小3个性能为多优化目标,建立了轴向永磁联轴器的数学优化模型;其次是将混沌搜索和自校正权重引入到布谷鸟搜索方法中,提出了一种改进的布谷鸟搜索方法;然后,利用模糊理论将多目标优化问题转换为单目标问题,并运用改进布谷鸟搜索算法优化求解;最后,对结构参数优化后的轴向永磁联轴器性能进行了ANSYS仿真,而且制作样机并进行了试验测试。仿真和试验结果表明:提出的优化结果优于遗传算法和粒子群优化等方法,与标准模型相比,成本降低了9%,转矩提高了15%,涡流损耗减少了10%。     

步行式挖掘机坡度横向行走稳定性分析

针对步行式挖掘机坡度横向行走时的稳定性问题,建立了包含底盘机构和作业装置多自由度系统的*步行式挖掘机静力学模型,并考虑了作业装置回转运动时附加惯性力矩,构造了步行式挖掘机横向行走时稳定性分析的多目标优化模型.利用效用函数法对多目标优化模型进行求解,对横向行走的最大坡度、底盘和作业装置的状态参数进行了优化分析.结果表明,该方法简单、可靠,为确定步行式挖掘机坡度横向行走时的步行机构状态参数和安全控制提供了理论依据.     

基于NSGA-Ⅱ悬架参数优化设计

基于车辆系统动力学分析与最优化设计,提出了混合多目标客车悬架系统优化的数学模型。以车辆乘坐舒适性、结构空间、行驶安全性为优化目标,选择悬架系统的弹簧刚度和减振器阻尼作为优化参数,建立多目标优化函数。以四分之一车辆模型为例,采用最近发展起来的具有优良性能的多目标遗传算法NSGA-Ⅱ为优化方法来求全局最优解。通过比较优化前后的仿真结果,可以看出优化后客车的各项性能都有了不同程度的提高,表明该遗传算法在悬架参数优化方面具有较好的效果。     

多源环状注水系统泵站运行方案与管网同步优化

为了最大程度地提高注水系统运行效率,对泵站运行方案与管网同时进行优化.针对多源环状注水系统,以泵的开停状态、流量和管线的连接状态、管径为优化设计变量,以运行能耗和管网投资费用最小为优化目标,考虑流量、压力、环状管网等各类约束条件,建立了多源环状注水系统运行方案与管网同步优化数学模型.针对该同步优化问题的特点,设计了双重广义染色体编码遗传算法对模型求解.泵的编码中,第1行采用二进制编码表示泵的开停状态,第2行采用实数编码表示泵的流量;管线的编码中,第1行采用二进制编码表示管线的连接状态,第2行采用整数编码表示管线的管径.实现了对各优化变量的精确表达,设计了与问题相适应的初始解产生及编码交叉、变异方法,避免或减少了不可行解的产生.并对实例进行优化设计,同步优化与仅进行管网优化对比,运行能耗降低了4.66%,管网投资费用降低了1.73%,表明同步优化的节能效果明显.     

大蒜联合收获机按压式切根装置设计与试验

针对大蒜联合收获作业过程中根系切净率低与损伤率高的问题,设计了一种按压式切根装置,阐述了其主要结构与工作机理。通过理论计算确定了夹持输送与切割机构作业参数,构建大蒜夹持运动方程和拨轮组动力、变形及切割力学模型。以链轮、拨轮和圆盘刀转速为试验因素,伤蒜率和切净率为试验指标,利用Design-Expert 8.0.5软件进行回归与响应面分析,构建三元二次回归模型,得到各因素对指标值的影响顺序。结果表明,当链轮、拨轮和圆盘刀转速为107、52、197r/min时,装置性能最优,伤蒜率和切净率分别为0.63%和97.07%。对比鳞茎顶端定位“浮动切根装置”的最优参数组合,结果表明,所提出的装置伤蒜率降低2.15个百分点,切净率提高3.9个百分点。对优化因素进行试验验证,验证与优化结果基本一致,满足大蒜机械化收获高效切根作业要求。     

载重汽车转向杆系优化设计方法研究

对双横臂式独立悬架和齿轮-齿条式转向系统进行了空间运动学分析,在此基础上建立了汽车转向杆系优化设计的数学模型。所采用的优化目标函数综合考虑了轮胎的磨损、转向速比及车辆的操纵稳定性,运用可变容差法进行求解。为了控制优化的效果采用了两个权重系数。编制了配套的汽车转向杆系优化设计程序,可方便地对实际车型进行优化计算和试验数据处理。