摘要：目前民机成功设计的一个关键要素即在设计中有效地引入计算流体力学(CFD)的模拟方法和软件,特别是具有设计能力的方法和工具。本文概要地叙述了反设计、基于CFD低可信度和高可信度模型等数值优化方法的发展和应用于民机设计的历史和现状;简单地介绍了即将举行的空气动力优化设计计算系列研讨会;重点讨论了对可应用于民机设计的基于Navier-Stokes方程解算器的OPTIMAS的数值优化方法的要求及其构造方法,并以翼身组合体整流外形和翼身融合体(BWB)外形的算例表明其有效性,说明OPTIMAS可以成为民机日常设计的方法和工具之一。

摘要：以轮对滚动圆半径差为设计目标,根据3次样条理论建立铁路车轮型面数值优化设计模型。用3次样条有效地光滑车轮型面,而轮对滚动圆半径差则决定了车辆动力学性能。作为模型的算例,为提高LMA型面轮对的曲线通过能力,通过增大轮对滚动圆半径差的控制目标,对LMA型面轮缘根部进行优化设计,并详细地分析设计车轮型面的轮轨滚动接触和车辆动力学特性。结果表明,与LMA型面相比,优化后的车轮型面尽管轮缘根部接触压力、应力有所提高,但车辆曲线通过能力得到了显著地提高,而车辆的临界速度、平稳性、安全性等指标基本不变,对LMA型面的优化设计达到了预期目的。说明了提出的基于轮对滚动圆半径差控制模型的有效性和可行性。

摘要：本文提出了一种分布式的人工免疫系统模型——塔式主从模型(TMSM),并基于此模型设计了一种用于解决数值优化问题的分布式免疫记忆克隆选择算法(DIMCSA).借助Markov模型,文中证明了DIMCSA的收敛性.为了摆脱网络连接状态对算法性能的影响,客观地衡量分布式人工免疫优化算法的性能,本文设计了多线程虚拟并行计算仿真系统,并分别考虑算法搜索时间和网络通信时间,给出了一种新的比较分布式随机搜索算法性能的指标.实验结果表明,DIMCSA能够用较少的计算代价和通信代价获得更高质量的解,适合解决大规模的复杂优化问题.

摘要：考虑非线性和椭圆参考轨道等因素,选择编队卫星周期性绕飞的初始条件,设计自然周期性绕飞轨道,对长期编队飞行是十分必要的。然而利用Hill方程确定初始绕飞条件,设计长期编队飞行的轨道,具有很大的误差。本文在考虑非线性和椭圆参考轨道等因素的条件下,利用数字优化技术寻找周期性绕飞的初始条件,设计不消耗任何燃料的编队卫星轨道。优化的结果可用来研究周期性绕飞轨道必须满足的条件,加强对编队机理的认识。数值仿真结果验证了优化结果的正确性和有效性。

摘要：采用CFD数值模拟方法对中档功率燃气轮机燃气涡轮与动力涡轮之间的涡轮过渡段进行气动性能优化设计。在原始涡轮过渡段流道及承力支板基础上,新设计进口导流叶片,优化过渡段流道,并采用Numeca软件Design3D优化平台计算机自动寻优,数值模拟相对比较说明,新设计的涡轮过渡段气动性能满足指标要求。涡轮过渡段承接燃气涡轮、动力涡轮间的流场匹配,过渡段内各构件必须整体协调设计,可通过流道曲率控制与通流面积渐扩方式进行过渡段内的流动控制,在保证流道内没有分离流动前提下,静压沿径向分布等值均匀、沿流向分布梯次分明,总压损失最小。

摘要：提出了线性动力吸振器的宽带数值优化设计 ,推广了前人在线性动力吸振器领域的研究。首先给出了抑振带宽新的定义 ,然后采用数值优化法详细地研究了线性动力吸振器的宽带优化设计 ,系统讨论了最优固有频率比、最优吸振器阻尼比、最大抑振频带和最大抑振带宽与质量比和主系统阻尼比的关系 ;最后针对具体的主系统 ,指出了线性动力吸振器的内在局限性。

摘要：基于RNG k-ε紊流模型和雷诺时均N-S方程,运用流体计算CFD软件对钟型进水流道的轴流泵装置进行三维流动数值模拟以及水力性能的优化设计。通过先局部后整体的方法先单独对钟型进水流道进行优化,然后在整体泵装置内对弯管式出水流道进行优化,对进、出水流道进行三维参数化建模,进水流道以出口断面速度均匀度和水力损失为目标函数,出水流道以泵装置效率为目标函数,针对设计流量工况点,分别对进水流道和出水流道各控制参数方案进行数值模拟计算,分析不同控制尺寸对进、出水流道水力性能的影响。最后通过模型试验对优化方案数值计算结果进行可靠性验证。数值模拟和模型试验结果表明,优化后钟型进水流道的水力损失由0.348 m降低到0.148 m,钟型进水流道出口流速均匀度由54.59%提高到93.35%;弯管式出水流道的水力损失由0.464 m降低到0.415 m,通过优化流态得到了改善。模型泵装置试验在叶片安放角0°时,设计工况下泵装置效率达到74%,泵装置最高效率为76.47%,高效区运行范围较宽;进出水流道无漩涡产生,流态均匀,数值模拟和模型试验外特性曲线误差在5%以内,进水流道水力损失曲线趋势相同。运用数值模拟优化计算钟型进水流道的轴流泵装置,缩短了试验周期,节约了成本,可为同类泵站的设计和安全运行提供参考。

摘要：半间歇釜式反应器内物料积累过多且反应放热过快时,容易引发热失控风险,造成化工安全事故。设计较优的加料操作,既可以避免热失控风险,又可以缩短操作周期、提高生产效率。针对半间歇釜式反应器,以乙酸酐水解为模型反应,基于反应器数学模型,提出了一种安全高效加料操作的数值优化策略。在该策略中,首先确定不同加料方式(如一段、二段和三段加料)下的安全操作温度区间,然后在该温度区间内寻找最短操作周期对应的操作温度,该温度即为最佳的加料操作温度。优化结果表明三段加料的安全操作温度区间和最佳操作温度分别比一段加料宽60.9%和低1.9 K,六段加料已经基本可以实现操作周期最短,增加操作压力也有利于缩短操作周期。

摘要：核主泵动静叶栅的参数匹配对水力性能有显著影响。为了提高核主泵整机效率,本文基于动静叶栅几何参数的匹配关系,采用正交试验方法,选取调控比面积的三因素及三水平,探讨比面积对泵水力性能的影响机制;基于各因素平均值,综合考虑叶轮和导叶几何参数及其交互作用对扬程、效率影响的显著性,确定最优组合方案。研究表明:比面积对扬程和效率影响显著,ξ取0.835时,动静叶栅几何参数达最优匹配度,此时扬程和效率均达峰值点。导叶叶片前缘区域,ξ对液流速度的影响较显著,导叶内部速度值呈线性下降趋势时,导叶叶片对液流的控制力较强。当ξ取0.835时,CFD验证导叶水力损失达最小值。获得最佳比面积ξopt为0.835,动静叶栅内部水力损失最小,提高了核主泵整机性能。研究结果为核主泵动静叶栅水力设计,提供了理论依据。

摘要：合理设计天然气压缩机的地基基础可以减轻压缩机的振动影响,对保证压缩机的稳定运行和天然气的正常输送都具有重要的作用。为此,首先依托实际工程,通过现场试验对无固定连接式压缩机基础在动力作用下的特性进行了研究;然后利用ANSYS 15.0建立了无固定连接式压缩机基础的有限元模型并进行验证;最后通过该模型对地基承载力及垫层厚度进行了数值优化。研究结果表明:(1)机组底橇与基础之间的砂石垫层具有良好的减振效果,其动力作用的影响随深度的增加而减弱;(2)利用有限元模型对无固定连接式压缩机基础进行数值模拟计算的压缩机位移响应及应力响应与原位动力测试及现场压力测试数据吻合较好,说明所建立的模型较为合理;(3)在压缩机激振频率为7.3 Hz的条件下,地基承载力为80 kPa时基础自振频率最小(5.0 Hz),地基承载力为100 kPa时基础自竖向位移最小(0.092 mm),优化后的地基承载力为120 kPa;(4)机组自振频率随垫层厚度的增加而呈现出先增后减再增的变化特征,垫层厚度为200 mm和400 mm时的自振频率均为6.3 Hz,为保证垫层的减振效果,建议垫层厚度取值为400 mm。