摘要：永磁同步电机的结构参数选择往往是多模态、非线性的优化问题,同时其结构优化设计又存在计算分析时间过长、计算效率过低、收敛慢等问题。文中针对此类问题提出了一种基于改进萤火虫算法的新型多模态优化算法。改进萤火虫算法主要引用了等值线概念并通过克里金(Kriging)代理模型自适应确定子计算区域,从而获得多个全局最优解和局部解,并且引入单纯形法和改进停止条件以提高算法效率。此外,研究了分层余一法用于检验代理模型精度。最后,将其应用到永磁同步电机的结构优化中,使齿槽转矩成功降低了38.33%。

摘要：对斜拉桥全桥有限元模型进行受力分析时,首先需要提供一组初始索力,使桥梁在成桥恒载作用下满足设计的基本参数和性能,达到合理的受力状态和几何线形。传统的索力调整方法是一个反复迭代试算的过程,往往耗时巨大难收敛,且具有一定的经验性。本文旨在提出一个基于克里金替代模型的优化方法,建立初始索力与桥面构型的对应关系,从而达到校准索力的目的。此方法运算速度快,精度高,且避免了大量重复的有限元迭代计算。文中使用一个简单的斜拉桥数值算例来验证此方法的可行性和精度,结果表明克里金方法在保证结果精度的同时大大提高了运算效率。

摘要：质子交换膜燃料电池的性能受双极板中流场结构的影响。设计了一种叶脉型仿生流场,并建立了一个三维、多相的PEMFC模型。为了使仿生流场PEMFC具有最大的输出功率,构建Kriging代理模型分别与遗传算法和粒子群优化算法结合,寻找此仿生流场结构的最佳参数。结果表明当电池工作电压为0.5 V时,优化模型比基础模型功率提高了13.94%。优化模型阴极侧流道内液态水以及流道靠近气体扩散层处的气体压强、反应物质量分数分布均匀性更好。

摘要：采用一种将有限元与克里金代理模型相结合的优化方法,对设计的新型可降解聚合物血管支架结构进行多目标优化,成功得到在径向回缩率和轴向短缩率两个目标下的最优解。数值模拟结果显示,在轴向短缩率符合要求的同时,径向回缩率降低了58.21%,综合力学性能得到了改善。研究表明:基于克里金代理模型的多目标优化方法在改善血管支架的综合力学性能设计方面是有效的。

摘要：为了优化梯形直流道质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的性能,以梯形流道的上/下底宽为设计变量,建立一个三维,多相的梯形直流道PEMFC模型。以矩形直流道质子交换膜燃料电池为基础模型,用于对比分析。以净输出功率为目标函数,应用克里金(Kriging)代理模型完整预测分析域和形成响应面,发现用Kriging代理模型构建的响应面函数精度较高。最后,通过遗传算法得到一个宽矮型的最优梯形流道结构。研究显示梯形流道下底宽对净输出功率的影响较大,增加流道的下底宽度可以促进氧气向下扩散,从而提高电流密度。当电压为0.5V时,和基础模型相比,最优模型的净输出功率提升20.90%。研究还发现在阴极侧,流道下方氧气的摩尔浓度比脊下方的浓度高,沿着反应物的流动方向氧气摩尔浓度逐渐下降。沿着反应物流动方向和垂直方向,最优模型的氧气浓度梯度低于基础模型,最优模型的氧气分布更加均匀。在阴极扩散层及催化层内,最优模型的氧气平均摩尔浓度高于基础模型。

摘要：使用代理模型进行多目标优化时,代理模型精度决定了优化结果的可信度。要提高代理模型精度,通常需要补充采样。本文提出了一种基于最大超体提升期望的采样策略,通过切片分区计算方法计算得到超体体积,基于克里金代理模型提供预测置信度的特点,采用最大超体提升期望策略(MAXHVEI)进行补充采样,与其他传统补充采样策略相比,本文提出的MAXHVEI补充采样策略有效的减少补充采样个数,有效缩短工程实际中多目标优化问题的求解时间。