摘要：为了提高螺旋桨优化设计的质量和效率,将试验设计方法、近似模型和粒子群算法相结合,建立了基于近似模型的螺旋桨优化设计的方法.首先,以螺旋桨的几何参数为设计变量和以推力系数与效率为目标函数,引入试验设计的方法对整个设计空间采样,采用定常面元法预报程序计算出样本螺旋桨的水动力性能.其次,根据采样得到的样本库建立螺旋桨几何参数和水动力性能之间的克里格近似模型.最后,结合该近似模型和粒子群算法对螺旋桨的多目标优化设计.以P4382桨和Ka0.5导管桨为例,验证近似方法应用于螺旋桨优化设计的可行性.结果表明:近似模型方法能够实现目标桨的推力系数和效率的提高,而且优化速度快.

摘要：为提高潜水器耐压壳的稳定性和材料的利用率,该文在圆柱耐压壳设计中引入了非均匀肋骨布置方案,采用不等刚度不等间距分布的肋骨形式。在优化过程中,引入了近似模型技术,提出基于近似模型的非均匀环肋圆柱壳结构优化设计方法,通过试验设计在设计空间内选取样本点,建立近似模型,并以此搭建了近似模型优化策略对环肋圆柱耐压壳进行优化。研究结果表明,对于非均匀环肋圆柱壳采用合理的肋骨布置方案能有效地提高其力学性能及材料利用率;二阶RSM近似模型和RBF近似模型均能合理反映样本空间的样本点,基于近似模型优化方法能以较小的计算量克服优化过程中出现的数值噪声和错误。良好的优化结果表明该优化方法具有广泛的应用前景和空间。

摘要：空调配管系统的减振降噪是空调结构开发中的一个设计难点,是制约空调整体品质的一个关键参数。针对空调仿真优化设计中计算成本和计算精度之间的矛盾,将统计学中的近似模型技术应用到空调配管系统的阻尼优化。采用正交试验设计与均匀试验设计相结合的试验设计方法,建立了多项式响应面、Kriging最优内插、BP神经网络近似模型,研究了阻尼层位置、宽度等参数与结构响应频率、阻尼比之间的近似映射关系。最后采用多目标遗传算法分析了结构阻尼比与结构质量之间的Pareto曲线,并选择最优结果进行了试验验证。研究表明,采用近似模型的阻尼层优化方法可以有效地提高设计效率,降低成本,为空调系统的仿真提供了一种可行的方法。

摘要：针对在工程中完全采用随机类优化方法寻优时计算量过大的问题,应用统计学的方法发展了计算量小、在一定程度上可以保证设计准确性的近似模型方法.在气动优化设计过程中,用该模型取代耗时的高精度的计算流体动力学分析,可以加速设计过程,降低设计成本.基于统计学理论提出的近似模型方法有效地平衡了基于计算流体动力学分析的叶轮机械气动优化设计中计算成本和计算精度这一对矛盾,在离心压气机叶片扩压器、叶轮和混流泵叶轮设计等问题中得到了成功应用,展示了广阔的工程应用前景.目前,已经建立了离心压气机部件及水泵叶轮的优化设计系统,并在工程设计中发挥了重要作用.

摘要：针对传统结构优化设计方法效率低、计算量大等缺陷,提出一种基于组合近似模型的轻量化设计方法。以某型号内燃叉车的两级门架结构为例,通过熵权TOPSIS综合贡献度分析方法筛选出对门架性能影响最大的上下翼缘及腹板厚度作为轻量化的设计变量,采用最优拉丁超立方设计方法进行样本点采集,得到包含设计变量和性能响应的100个样本点,分别构建外门架质量、最大应力、最大变形的组合近似模型,结合二次序列规划算法展开轻量化设计,结果表明:外门架经过优化后,质量减小13.36%,最大应力减小4.65%。

摘要：在复杂工程系统的多学科设计优化(Multidisciplinary design optimization,MDO)中,由于学科种类和设计变量多,学科分析中存在计算量大和优化效率低等难题。将稀疏网格方法引入多学科近似模型的建立过程,该方法集试验设计和近似模型建立于一体,可以缓解样本点数目对设计空间维度的指数依赖,因此在处理高维问题时仍有较高的效率,同时在近似模型的拟合精度方面具有先验性。将该近似模型应用于Haupt函数预测和NASA减速器优化设计实例,与传统多项式和Kriging近似模型方法进行对比分析,结果证明了该方法在拟合高维问题时的精确性、高效性和在高维优化设计中的适用性。构建基于稀疏网格近似模型的多学科设计优化流程,并以此为基础对某型驱动桥壳进行轻量化设计,所得设计方案减轻了驱动桥壳的质量,前六阶模态频率变化较小,且满足驱动桥壳静强度指标和疲劳寿命指标。

摘要：针对许多已有的优化方法中存在着一些无法克服的缺陷,本文提出了基于试验设计的近似模型优化方法:该优化方法以实验设计为指导结合目标函数评估手段获得样本数据点集合,在此基础上运用近似模型拟合技术建立自变量与响应值之间的近似模型;然后利用数值优化方法求取该优化模型的最优解,即为所求问题的最优解。本文应用这一优化方法对一离心泵叶轮进行了优化设计,优化结果表明这种新的优化方法具有高效和精确的优点。

摘要：基于试验设计理论和响应面近似模型对高压共轨柴油机喷射系统参数进行了优化设计。对FIRE软件中的喷雾与燃烧仿真模型进行了校核与验证,得到了KH-RT喷雾破碎模型参数C2与喷嘴结构参数的关系式,提高了模型的仿真精度。运用中心复合法设计了优化参数的试验计算矩阵,利用FIRE软件进行数值计算。用响应面近似模型技术构造了以经济性为主的综合优化目标函数。利用全局优化与局部优化相结合的优化方法对该近似模型进行了寻优,得到了喷射系统参数的最优组合,大幅度减少了共轨柴油机喷射系统参数设计试验的工作量。与原机相比,经过优化的柴油机燃油消耗率降低了5%,NOx和碳烟排放分别降低了10%和18%。

摘要：为提高副车架静、动态结构性能,采用实验设计方法,建立近似模型,通过对近似模型的优化完成副车架结构的优化设计。优化后副车架结构的静动刚度和模态都达到设计要求,质量减轻约1kg。基于近似模型的优化方法在副车架结构轻量化优化中的成功应用表明了其在汽车底盘结构优化设计中具有很好的应用前景。

摘要：针对汽车纵梁前端的薄壁吸能圆管,进行了涉及半径与长度变量的形状尺寸参数化设计,提出对设计空间进行逐次拟合的方法,通过移动与缩放来不断更新与缩减整个设计空间,在新的设计空间中将试验设计、薄壁圆管的高精度近似模型以及小种群遗传算法相结合进行寻优.数值算例表明,最优设计不仅使薄壁圆管的吸能性得到改善,提高了优化设计的效率,而且还减轻了质量.