检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：侯集大连理工大学

学位级别：硕士

釜式搅拌反应器是溶液法聚乙烯生产的关键设备,通过搅拌桨及挡板联合作用下的剪切搅拌运动,能够确保原料、催化剂、溶剂及产物等多种化学组分得到快速充分的混合。针对实际生产中聚合反应过程复杂、反应器内部三维流场湍流描述困难,无... 详细信息

釜式搅拌反应器是溶液法聚乙烯生产的关键设备,通过搅拌桨及挡板联合作用下的剪切搅拌运动,能够确保原料、催化剂、溶剂及产物等多种化学组分得到快速充分的混合。针对实际生产中聚合反应过程复杂、反应器内部三维流场湍流描述困难,无法实现对反应器结构参数精准设计的问题,本研究基于计算流体力学方法并耦合聚合反应动力学方程,采用CFD模拟与试验法相结合的方式,对影响反应器混合效率和搅拌功率的反应器及搅拌桨结构参数进行优化,为搅拌反应器工艺的国产化和技术改进提供理论方法和技术支撑。研究内容包括: (1)基于流体动力学和聚合反应动力学,本文构建了专用于乙烯聚合用釜式搅拌反应器的CFD数值模拟方法,并通过试验验证了其准确性和可靠性。通过编写用户自定义函数(UDF)对聚合反应过程进行定量化描述,运用Realize k-epsilon湍流模型、滑移网格方法(SG)和组分运输方程模拟反应器内的物质组分的质量和能量传递过程。通过CFD模拟温度场的现场验证、停留时间分布的相似放大验证,证明了CFD模型对反应器实际工况的良好预测性,并为后续结构优化设计奠定基础。 (2)以降低搅拌功率、减少混合时间为目标,构建与CFD模拟相结合多目标优化数学模型,并采用遗传算法对搅拌桨结构参数开展多目标优化。通过局部灵敏度和单因素仿真模拟,评估了不同结构参数对搅拌功率、混合时间的具体影响程度,随后对高灵敏度结构参数进行影响趋势分析。利用快速非支配遗传算法(NSGA-II)对搅拌桨结构进行多目标优化,得到Pareto优化前沿解集与原始的搅拌桨流场对比分析,从而达到低功耗、高混合效率的工程需求。 (3)在反应器的结构优化中,以搅拌桨优化结果作为反应器结构优化的起点,设置混合时间和等效反应器数为评价指标,将高径比、挡板数量、搅拌桨层间距、距底高度四个结构参数为优化变量,进行非支配排序多目标遗传算法优化。基于灵敏度分析基础,分析各个结构参数对混合时间和等效反应器数的影响程度,对其中灵敏度最高的结构参数的影响趋势进行研究。通过CFD分析与多目标遗传算法相结合,本文得出了混合时间短、返混程度低的反应器优化结构,并通过仿真分析验证了优化结果的有效性。本文所得规律和优化结果为反应器降低能耗、提高混合效率、促进反应进程等提供了理论依据,所运用的方法对相关结构设计与优化具有一定的指导意义。

关键词：釜式搅拌反应器聚合反应动力学 CFD 多目标遗传算法

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可靠度区间维护与调度集成优化

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组合机床与自动化加工技术 2022年第2期 155-160页

作者：赵起徐建萍刘利显贵州大学管理学院贵阳550025 北京兴油工程项目管理公司北京100000

针对柔性作业车间生产过程中的预防性维护方案难以有效预测设备故障造成的维护过量和不足等问题进行了研究。为了有效应对这种情况,提出了基于设备健康状态的可靠度区间维护与鲁棒性调度生产集成优化模型。以最小化最大完工时间最小和... 详细信息

针对柔性作业车间生产过程中的预防性维护方案难以有效预测设备故障造成的维护过量和不足等问题进行了研究。为了有效应对这种情况,提出了基于设备健康状态的可靠度区间维护与鲁棒性调度生产集成优化模型。以最小化最大完工时间最小和工序偏差度最小为优化目标,应用多目标遗传算法NRGA对模型求解,针对柔性作业车间特点采用四层编码方案。最后通过算例仿真实验,结果显示提出的模型、维护策略对生产稳定、进程、效率有效提升。

关键词：作业车间调度设备状态可靠度区间预维护多目标遗传算法

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基于响应面法的海底微型钻机底盘轻量化设计

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海洋技术学报 2025年第2期44卷 88-96页

作者：王慧祥金永平湖南科技大学海洋矿产资源探采装备与安全技术国家地方联合工程实验室湖南科技大学海洋资源探采技术与装备湖南省重点实验室

海底微型钻机是一种适用于深海富钴结壳和多金属硫化物的高效钻探取样装备，考虑到其作业形式、海底运行环境及搭载设备条件，对其提出轻量化的要求。海底微型钻机底盘既是承载关键，又是轻量化重点。建立钻机底盘模型并开展有限元静动... 详细信息

海底微型钻机是一种适用于深海富钴结壳和多金属硫化物的高效钻探取样装备，考虑到其作业形式、海底运行环境及搭载设备条件，对其提出轻量化的要求。海底微型钻机底盘既是承载关键，又是轻量化重点。建立钻机底盘模型并开展有限元静动态特性分析，基于响应面方法，以横梁、纵梁、直角肋板的几何尺寸作为设计变量，通过中心响应复合实验设计构造样本数据，结合克里金插值法构建底盘精细的响应面模型。将优化底盘质量、最大变形、第一阶固有频率作为目标，以不超过材料的屈服极限作为约束，采用多目标遗传算法实现多目标寻优求解。优化后，海底微型钻机底盘质量较初始设计减少10.83%，轻量化效果明显，对涉海履带式底盘装备轻量化研究有借鉴意义。

关键词：海底微型钻机底盘响应面法轻量化多目标遗传算法

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多源激励下电动汽车电驱动系统振动分析及优化

多源激励下电动汽车电驱动系统振动分析及优化

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作者：文一州重庆理工大学

学位级别：硕士

电驱动系统作为电动汽车核心部件,是由电机控制器、电机、减速器等高度集成的机电耦合系统。由于电驱动系统中存在电磁负荷大、调速范围广、减速器齿轮动态啮合激励复杂、电机噪声谐波复杂等问题,给电驱动系统NVH性能提升带来了极大挑战... 详细信息

电驱动系统作为电动汽车核心部件,是由电机控制器、电机、减速器等高度集成的机电耦合系统。由于电驱动系统中存在电磁负荷大、调速范围广、减速器齿轮动态啮合激励复杂、电机噪声谐波复杂等问题,给电驱动系统NVH性能提升带来了极大挑战,严重影响了电驱动系统的可靠性与服役寿命。鉴于此,本文以某电动汽车电驱动系统为研究对象,系统研究多源激励下电动汽车电驱动系统振动特性及优化方法。具体研究内容如下: (1)电驱动系统电磁激励解析。基于Maxwell搭建了8极48槽永磁同步电机的二维电磁场模型,分析了电机电磁特性及电磁激励,探究了电机气隙磁密和电磁力随时间的变化规律,获得了电磁激励频谱特性。同时,分析了电机定转子开槽等结构参数对转矩脉动的影响规律,为振动抑制方法提供理论依据。 (2)电驱动系统多柔体模型及机械激励解析。建立了电驱动系统有限元模型,并基于模态试验对电机定子和壳体总成模型进行验证。考虑电驱动系统中轴、轴承以及壳体变形,基于子结构缩减法并结合多体动力学理论,建立了电驱动系统多柔体模型,分析了齿轮动态传递误差、啮合刚度、轴承刚度、轴承动态力等机械激励,研究了机械激励对电驱动系统振动特性的影响规律。 (3)多源激励下电驱动系统振动特性研究。基于电驱动系统仿真模型,提取了以电机转矩脉动为输入的电磁激励,并结合传动系统机械激励,研究了电磁激励-机械激励耦合作用下电驱动系统多柔体模型中轴、轴承以及壳体的振动响应特性,阐明了电机转速变化对系统机械激励和振动响应的影响规律。 (4)电驱动系统电机-齿轮参数协同抑振优化方法研究。在电驱动系统振动特性研究的基础上,提出了基于电机和减速器结构参数协同的优化方法。分析了定转子开辅助槽和齿轮微观修形结构参数对电驱动系统振动特性的影响,结合参数灵敏度分析,选取定子槽宽,转子槽宽、转子槽间距等作为优化参数,在此基础上,并基于深度学习算法对优化参数正交样本点进行预测,构建了电驱动系统代理优化模型,利用多目标遗传算法进行全局寻优。仿真结果表明相较于电机和齿轮单独优化,采用协同优化方法的壳体振动加速度幅值在24f处抑振效果分别提高了18.41%、41.34%。

关键词：电驱动系统转矩脉动振动特性协同优化多目标遗传算法

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轮毂驱动用轴向磁通永磁游标电机振动噪声抑制研究

轮毂驱动用轴向磁通永磁游标电机振动噪声抑制研究

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作者：孙立勇沈阳工业大学

学位级别：硕士

在全球追求可持续发展的背景下,电动汽车作为绿色出行的代表,正引领着交通运输行业的变革。轮毂电机技术因其高效能和紧凑设计,在电动汽车领域得到广泛应用,特别是在追求高性能和空间优化的车型中。然而轮毂电机技术要求驱动电机具有高... 详细信息

在全球追求可持续发展的背景下,电动汽车作为绿色出行的代表,正引领着交通运输行业的变革。轮毂电机技术因其高效能和紧凑设计,在电动汽车领域得到广泛应用,特别是在追求高性能和空间优化的车型中。然而轮毂电机技术要求驱动电机具有高转矩密度,以适应紧凑空间内的高效动力输出。轴向磁通永磁游标电机正是基于这些需求而设计,其结构紧凑、效率高、转矩密度大,同时具备良好的散热性能,使其在轮毂电机应用中表现出色。但由于该电机气隙磁场谐波复杂,有着明显的振动噪声问题。而电动汽车对振动噪声要求高,因此,本文主要针对轴向磁通永磁游标电机振动噪声特性和抑制进行研究。首先,阐述永磁游标电机的工作原理及其基础拓扑结构。分析总结永磁游标电机各拓扑结构的优势,在此基础上,建立本文所研究的轴向磁通分裂齿永磁游标电机的有限元模型。并对该模型在空载和负载运行状态下的电磁性能进行校验,确保模型的正确性。其次,分析轴向磁通分裂齿游标电机振动噪声特性。通过傅里叶分解,确定对该电机振动噪声影响最为显著的轴向电磁力谐波;同时对该电机的定子和机壳进行模态分析,避免发生共振现象;最后利用麦克斯韦张量法,对电机的振动噪声特性进行仿真计算,得到该电机振动噪声特性。然后,研究电机结构参数对振动噪声的影响规律。逐一调整气隙长度、极弧系数、定子槽口宽度以及永磁体厚度的大小,分别进行有限元仿真计算,得到各个结构参数对电机转矩性能和0阶2倍频轴向电磁力的影响规律。最后,利用多目标遗传算法抑制电机的振动噪声。采用田口法和BP神经网络构建数学模型,明确结构参数与电磁力和转矩之间的复杂关系;并将优化目标确定为降低轴向电磁力和提高平均转矩。经优化后,与原电机进行对比,电机性能得到显著提升,验证所提出优化方法的有效性。

关键词：轴向磁通电机永磁游标电机振动噪声轴向电磁力多目标遗传算法

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基于组合优化的纯电动城市客车车身骨架高强度轻量化设计

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黑龙江工程学院学报 2025年

作者：张逍龚成平刘定一何锋贵州大学机械工程学院贵州经贸职业技术学院奇瑞万达贵州客车股份有限公司

针对纯电动城市客车全钢车身骨架存在强度差和质量重的问题,建立车身骨架的有限元模型,采用钢铝混合的车身骨架形式,结合拓扑优化和多目标尺寸优化的组合优化方式对车身骨架结构进行优化设计,在水平弯曲、极限扭转、紧急转弯和紧急制动... 详细信息

针对纯电动城市客车全钢车身骨架存在强度差和质量重的问题,建立车身骨架的有限元模型,采用钢铝混合的车身骨架形式,结合拓扑优化和多目标尺寸优化的组合优化方式对车身骨架结构进行优化设计,在水平弯曲、极限扭转、紧急转弯和紧急制动工况下对优化后的纯电动城市客车车身骨架进行静力学分析和模态分析,并与传统全钢车身骨架进行对比。结果表明,车身骨架的刚度、模态性能基本保持不变,而强度性能提升了约30.6%,车身骨架减重44%,实现了车身骨架高强度轻量化的设计目的。

关键词：纯电动城市客车变密度法拓扑优化相对灵敏度分析多目标遗传算法尺寸优化高强度轻量化

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基于响应面法的锁紧钩多目标优化设计

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计算机与数字工程 2024年第2期52卷 598-604页

作者：易炳辉王守城青岛科技大学机电工程学院青岛266061

锁紧钩是垃圾压块机自推机构与压缩机构的连接组件,起到重要的锁紧作用。提高锁紧钩的综合强度,对保证整体设备安全运行有着重要意义。论文在Workbench平台对锁紧钩进行静力学分析,得到应力、应变和变形云图。对设计参数进行灵敏度分析... 详细信息

锁紧钩是垃圾压块机自推机构与压缩机构的连接组件,起到重要的锁紧作用。提高锁紧钩的综合强度,对保证整体设备安全运行有着重要意义。论文在Workbench平台对锁紧钩进行静力学分析,得到应力、应变和变形云图。对设计参数进行灵敏度分析,筛选出对目标结果影响程度较大的参数,通过响应面法构建出设计参数与目标结果之间的近似函数关系。建立锁紧钩优化数学模型,使用多目标遗传算法进行优化,得到优化设计的Pareto解集,确定出最佳设计点。结果表明最大应力值下降11.65%,最大变形量下降16.90%,锁紧钩的综合强度得到较大提高。

关键词：锁紧钩 Workbench 灵敏度分析响应面法多目标遗传算法综合强度

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超临界CO_(2)布雷登循环热电联供系统多目标优化

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工程热物理学报 2021年第4期42卷 817-823页

作者：杨怡萍姜培学祝银海热科学与动力工程教育部重点实验室清华大学能源与动力工程系北京100084

本文研究了以超临界CO_(2)布雷登循环为原动机的热电联供系统,对系统主要运行参数进行了分析,得到运行参数对于系统热力学性能和经济性能的影响规律。同时,以一次能源利用率和单位输出成本作为目标函数,采用多目标遗传算法对系统进行了... 详细信息

本文研究了以超临界CO_(2)布雷登循环为原动机的热电联供系统,对系统主要运行参数进行了分析,得到运行参数对于系统热力学性能和经济性能的影响规律。同时,以一次能源利用率和单位输出成本作为目标函数,采用多目标遗传算法对系统进行了优化;在优化结果的基础上,通过TOPSIS法决策出最优解,并与单目标最优解进行对比。结果表明,透平进口温度、透平进口压力和压缩机进口温度的增大有利于系统效率的提高;作为代价,成本也相应增加。在热电比0~4范围内,尽可能增大热电比能够最大程度上降低系统的单位输出成本,提高能源的利用率。

关键词：超临界CO_(2)布雷登循环热电联供系统多目标遗传算法热力学性能经济性能

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纳米流体和定型相变材料协同作用下的地埋管换热器换热性能研究

纳米流体和定型相变材料协同作用下的地埋管换热器换热性能研究

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作者：刘庆功重庆大学

学位级别：博士

随着世界经济的快速发展,化石能源消耗量持续增加,能源短缺、环境污染和气候变化等问题日益突出,严重威胁着人类的生存和发展。面对如此严峻的形势,世界各国均把开发利用可再生能源作为保障能源安全、促进环境保护、应对气候变化、实现... 详细信息

随着世界经济的快速发展,化石能源消耗量持续增加,能源短缺、环境污染和气候变化等问题日益突出,严重威胁着人类的生存和发展。面对如此严峻的形势,世界各国均把开发利用可再生能源作为保障能源安全、促进环境保护、应对气候变化、实现经济社会可持续发展的重要措施。地热能作为一种清洁的可再生能源可助力实现“双碳”目标。近30年来,地埋管地源热泵系统作为浅层地热能的一种利用技术逐渐受到了国内同行的重视。然而,传统地埋管系统受到流体、岩土物性等限制,现有的系统结构组成无法显著提升其换热效率,较多的约束条件导致地埋管系统的推广速度缓慢。基于此,本文从地埋管系统材料(换热流体和回填材料)和换热器结构特征两方面开展研究,以提升地埋管系统的换热效率。与传统的换热流体相比,纳米流体具有导热系数高,换热性能好等优点。因此,采用纳米流体作为地埋管的换热介质,可强化管内传热。相对于普通回填材料的显热蓄热过程而言,相变材料的潜热蓄热过程具有能量密度高,工作温度稳定等优点。因此,使用相变材料作为地埋管系统的回填材料,可减缓岩土温升,从而提升系统的换热效率。此外,与传统的U型地埋管换热器(U-GHE)相比,螺旋型地埋管换热器具有换热效率高,占地面积小等优点。基于这种思想,本文提出了纳米流体和定型相变材料辅助的螺旋型地埋管换热器(NF&SSPCMSGHE),并对其换热性能进行研究。具体的工作内容如下:(1)搭建了纳米流体地埋管强化传热实验台,研究了不同体积分数(0.25%、0.5%和1%)的氧化铜-水纳米流体对地埋管系统换热和能效的影响。由于纳米流体具有较高的导热系数以及氧化铜纳米颗粒的无规则运动和微对流作用,强化了管内传热,提升了地埋管系统的换热性能,但同时其更高的粘度也会导致较大的压降。因此,需选择合适体积分数的纳米流体以使地埋管系统的能效最大化。通过对比实验发现,当氧化铜-水纳米流体的体积分数为0.5%时,可实现纳米流体的性能效率系数最优(1.025)。(2)对比分析了均匀单相流模型、热扩散单相流模型和离散相模型用于纳米流体流动与传热计算的准确性和适用性。其中,热扩散单相流模型计算方法简单、准确性高,可用于计算分析纳米流体在地埋管系统中的流动与传热。基于该模型,建立了纳米流体地埋管强化传热三维瞬态数值模型,并利用实验数据对该模型进行了验证,实验数据和计算结果之间最大的相对误差为3.94%,从而解决了地埋管系统中纳米流体和岩土之间耦合传热的计算问题。(3)基于重庆地区的岩土特征和气候条件,建立了纳米流体作用下的螺旋型地埋管的数值模型。本文以水平螺旋型地埋管换热器(HSGHE)系统为例,探讨了设计和运行参数对系统热力和水力性能的影响。然后利用响应面法建立了输入参数(螺旋直径、螺距和流体速度)与目标函数(净换热量和热性能能力)之间的响应面模型。最后,使用多目标遗传算法对HSGHE系统进行优化,获得了设计和运行参数的最佳组合:螺旋直径D=0.4 m,螺距P=0.1 m,流体流速u=0.4m/s。(4)以石蜡为相变蓄热芯材,以膨胀石墨为基材,通过真空浸渍法制备了结构稳定且导热性能良好的定型相变材料。然后以这种材料为基础,搭建了基于纳米流体换热介质与定型相变材料回填的地埋管强化传热联合实验台。实验结果表明,在纳米流体和定型相变材料的协同作用下,地埋管系统的换热量增加了69.9%,总热阻降低了81.77%。纳米流体的性能效率系数达到了1.049。(5)基于求解纳米流体流动与传热的热扩散单相流模型以及求解相变传热过程的等效热容法建立了地埋管的三维瞬态数值模型,并利用实验数据对该模型进行了验证,实验数据和计算结果之间最大的平均相对误差为1.01%,从而解决了地埋管系统中定型相变材料,纳米流体和岩土之间耦合传热的计算问题。基于该模型,以垂直埋管系统为例,分析了纳米流体和定型相变材料对系统换热性能的影响。研究结果表明,在螺旋型地埋管换热器、定型相变材料和纳米流体的联合作用下地埋管系统的换热性能显著提升。与传统的U-GHE系统相比,新型NF&SSPCM-SGHE系统的换热量增加了70%,总传热热阻降低了55.6%。此外,分析了不同强化传热方式的贡献率。结果表明,螺旋型换热器是影响地埋管系统换热性能的最显著影响因素,其次分别是定型相变材料和纳米流体。(6)对比分析了实际工程中长期运行工况下新型NF&SSPCM-SGHE和传统U-GHE对地源热泵系统热性能的影响。研究结果显示,NF&SSPCM-SGHE系统在螺旋型地埋管换热器、定型相变材料和纳米流体的联合作用下,3个换热孔的整体换热性能与7个换热孔的U-GHE系统的整体换热性能相当。NF&SSPCMSGHE系统的单孔制冷量约为U-GHE系统的2.35倍。NF&SSPCM-SGHE系统在减少钻孔数量,占地面积以及提升综合性价比方面具备显著优势

关键词：地埋管换热器纳米流体定型相变材料多目标遗传算法换热性能

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基于2-bit毫米波超表面的漫散射功能实现

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海军航空大学学报 2025年第2期40卷 303-308,320页

作者：符道临于瑞涛刘曦胡源陈展野熊伟江苏赛博空间科学技术有限公司江苏南京211113 杭州市钱塘区信息高等研究院浙江杭州310018 西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071 东南大学毫米波全国重点实验室江苏南京210096

雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)缩减是雷达信号处理领域中的一个重要研究内容。近年来,智能编码超表面的提出为RCS缩减提供了新的思路。文章提出了一种2-bit毫米波超表面单元,该单元具有良好的角度稳定性,在φ=90°平面上具... 详细信息

雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)缩减是雷达信号处理领域中的一个重要研究内容。近年来,智能编码超表面的提出为RCS缩减提供了新的思路。文章提出了一种2-bit毫米波超表面单元,该单元具有良好的角度稳定性,在φ=90°平面上具有±75°的幅相稳定性。使用所提出的毫米波超表面单元加工了规模为16×16个单元的编码超表面,结合RCS相关理论和多目标遗传算法,针对平面波从不同角度入射场景优化相位编码,使编码超表面的散射场形成漫散射,最终实现RCS缩减效果。结果表明,相较于同等面积金属板,编码超表面可在27.5~29 GHz的频带内实现-10 dB以上的RCS缩减,在28~28.5 GHz范围内可达到-15 dB缩减。实验验证了所提编码超表面与相关算法在实现RCS缩减应用中的可行性。

关键词：编码超表面毫米波雷达散射截面缩减漫散射角度稳定性多目标遗传算法

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