摘要：针对传统单一涡旋型线难以达到最优压缩特性的缺陷,提出了多学科设计优化方法,利用该方法进行了涡旋型线结构参数的设计优化,建立了基于泛函的通用涡旋型线多学科设计优化数学模型,对基于泛函的通用涡旋型线进行了形状优化,最后给出了涡旋型线形状多学科设计优化方法实例分析.得出了一组能满足多性能较优要求、形状性态良好的涡旋型线,与传统的基圆单一涡旋型线相比,其压缩性能均有显著提高,体积利用系数和压缩比分别提高了15.73%和22.79%.

摘要：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。

摘要：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。

摘要：研究了平面曲线固有弧微分方程理论,利用切向角和曲率半径的固有弧微分方程形式和广义泛函理论,推导出了弧微分方程和笛卡尔坐标之间的变换方法,提出了涡旋型线的渐开特性条件。根据Taylor级数对等思想,建立了涡旋型线的广义泛函集成型线的统一形式,发展并完善了现有涡旋型线通用方程理论,并具体分析推导了4种典型的涡旋型线。突破了涡旋型线数学模型固有特性的限制,提出的表征涡旋型线本质特征的根本因素——涡旋型线的形函数统一形式,为涡旋压缩机型线的设计理论与方法研究拓宽了思路。

摘要：在涡旋压缩机型线设计研究中,针对涡旋型线暂啮合角固有耦合机理理论,提出了涡旋型线节点的概念,分析了涡旋型线节点的速度突变和加速度突变,通过微分几何理论分析并证明了涡旋型线固有耦合机理理论的正确性。结果表明:当特征几何边数增加时,曲率半径变化随之变小,速度突变相应随之变小,涡旋压缩机运转趋于平稳,振动和能量损失变小;当特征几何边数趋于无穷大时,曲率半径和速度突变趋向于零,涡旋压缩机运转最平稳,振动与能量损失最小;反之,特征几何边数减小时,曲率半径变化随之变大,速度突变大,涡旋压缩机运转不平稳,振动与能量损失变大。

摘要：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。

摘要：针对风力机翼型的形状曲线,基于广义泛函和保角变换理论,提出了具有集成和通用特性的翼型型线函数表征式。从该表征式出发,建立了翼型的优化设计模型。比起传统的反设计方法,提出了一种更为直接、高效的全新翼型优化设计方法,为风力机新型翼型的开发提供了新的思路。选取相对厚度为18%的翼型进行了优化计算分析,得出了优化翼型的形状及其气动特性,通过和风力机常用翼型Ris(?)系列以及NACA系列的性能比较,很好地验证了该优化方法的可行性和优化结果的优越性。

摘要：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。

摘要：针对涡旋压缩机设计参数优化目标单一,未考虑设计者对优选方案集中各主要设计参数倾向性的问题,在对涡旋压缩机设计变量向量定义的基础上,提出以最大压缩比与最大体积利用系数线性加权的优化设计目标函数,结合层次分析法能够统一处理定性与定量因素的突出优点,对主因素影响程度赋予相应的权重值,通过归一化处理和线性加权进行二次优选,实例分析证明该方法能有效提高涡旋型线性能。

摘要：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。