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水泵叶片的多学科设计优化理论与方法研究

专 业: 水利水电工程
关键词: 水泵叶片 协同优化方法 设计优化 数学模型
分类号: TH31
形 态: 共 82 页 约 53,710 个字 约 2.569 M内容
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内容摘要


多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)技术是20世纪90年代以来在国外迅速发展起来的一门学科,它可以有效地解决大规模复杂工程系统的设计优化问题,特别是在航空航天领域有着广阔的应用前景。

在我国,多学科设计优化技术的研究还处于起步阶段,尤其在水泵叶轮设计优化方面,传统的设计方法是先进行水力性能设计,然后在此基础上考虑结构学科的设计,按照这种模式得到的结果往往只是局部最优解,而非全局最优。

本文以此为契机,探索了多学科设计优化方法的理论和方法。

本文以多学科设计优化方法理论以及MDO方法在水泵叶片设计优化中的应用为核心,主要进行了如下研究:

1、对现有的六种多学科设计优化方法进行了研究,清晰地描述了各种方法的数学模型和算法结构,并给出了结构框架图,分析了各自得适用范围以及优缺点,重点研究了协同优化方法( Collaborative optimzation,CO);对多学科设计优化技术中的优化策略进行了综合研究,给出了选择方法;利用Isight优化平台对某算例进行CO优化,证实多学科设计优化方法的高效可行性; 2、对水泵叶片多学科设计优化中涉及到的两个学科——水力性能和结构,进行学科分析,分别建立两个学科的数学模型; 3、对水泵叶片的水力性能和结构进行协同优化分析,实现了同时满足转轮效率最高和叶片重量最轻的目标..……

全文目录


文摘
英文文摘
论文说明:符号说明
第一章 绪论
1.1研究目的和意义
1.2 MDO的产生
1.3国内外MDO研究进展
1.3.1国外MDO研究进展
1.3.2国内MDO研究进展
1.4多学科设计优化的基本概念
1.4.1 MDO的定义
1.4.2 MDO的特点和主要研究内容
1.5本文的研究内容
第二章 水泵叶片多学科设计优化问题
2.1水泵叶片多学科设计优化的相关参数
2.2水泵叶片多学科设计优化问题的数学模型及相关概念
2.2.1数学模型
2.2.2多学科设计优化中的相关概念
2.3多学科优化问题的三种基本类型
2.3.1一型问题
2.3.2二型问题
2.3.3三型问题
2.4多学科目标函数的确定方法
2.5本章小结
第三章 多学科优化方法
3.1常用的多学科设计优化方法
3.1.1引言
3.1.2单级优化方法
3.1.3多学科可行方法(Multidisci Plinary Feasible-MDF)
3.1.4协同优化方法(Collaborative optimzation-CO)
3.1.5并行子空间优化算法(concurrent Sub Space Optimization-CSSO)
3.1.6两级集成系统合成法(Bi-level Integated System Synthesis Method-BLISS)
3.2优化算法分类及选择
3.2.1算法分类
3.2.2算法的选择
3.3 ISIGHT优化平台简介
3.4算例
3.5本章小结
第四章 协同优化方法在水泵叶片的多学科设计优化中的应用
4.1问题的提出
4.2 CO算法的改进方案
4.2.1响应面方法
4.2.2约束松弛法
4.3水泵叶片的学科分析
4.3.1水力性能学科分析
4.3.2叶片强度分析
4.4水泵叶片设计优化中的CO数学模型
4.5优化结果及分析
4.5.1水力性能单学科优化
4.5.2结构单学科优化
4.5.3协同优化
4.6本章小结
第五章 小结与展望
5.1总结
5.3对未来工作的展望
参考文献
附录

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中图分类: > TH31 > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 泵 > 叶片式泵

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