涡旋压缩机结构参数的协同优化设计

发布时间：2017-05-24 09:05

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【摘要】：涡旋压缩机凭借其结构紧凑、高效节能、微振低噪和可靠性高等优点,已经广泛的应用于空调、制冷、各种气体压缩、增压器、真空泵和液压泵等很多领域。传统的压缩机设计方法是经验、半经验方法,并且费时、费工,效率低,还有最终方案并不是整体的最佳方案,并且以前的机械结构优化设计通常主要针对一个或是多个零部件进行优化,并没有单独的考虑某一个性能或学科对工程产品带来的影响,也就是考虑的因素较单一,所以使得结构优化设计所得结果的精确度非常低,这些结果还可能不符合工程需要,这就使结构优化设计促使研究设计人员向系统和总体的优化设计方向发展。 多学科设计优化方法(MDO)是利用每个学科级之间所产生的相互作用进行并行性的计算,并且利用准确度较高的分析模型去设计优化,其中协同优化方法是近几年发展较快的一种多学科设计优化算法。本文首先介绍了涡旋压缩机的工作原理和圆渐开线的几何理论,概述了影响涡旋压缩机结构参数的主要机构；对涡旋压缩机的主要结构参数间的关系进行了分析；探讨了协同优化的设计思想及其数学模型,还阐述了协同优化建模及其建模过程分析,并讲述了协同优化设计建模技术。 本文利用协同优化方法进行了涡旋压缩机的结构参数设计优化,通过建立多学科设计优化数学模型,然后集成至(?)iSISIGHT软件进行智能优化以达到设计周期得以缩短、开发成本得以降低、产品竞争力得以提高的目的。最后进行了涡旋压缩机多学科设计优化方法实例分析,得出了一组能满足多性能较优要求、可提高整机效率、改善工作条件的尺寸结构。优化结果证明了协同优化算法解决涡旋压缩机多学科设计优化问题的有效性,为解决更为复杂的机械系统的优化设计问题奠定了基础。最后对结构参数优化后的动涡旋盘进行了模态分析,得出了前六阶固有频率及其对应固有频率下的振型。
【关键词】：涡旋压缩机 结构参数 多学科设计优化 协同优化 iSIGHT
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH45
【目录】：

• 目录5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 引言13
• 1.2 国内外研究现状分析13-18
• 1.2.1 涡旋压缩机的发展历史13-14
• 1.2.2 涡旋压缩机的研究现状14-17
• 1.2.3 多学科优化方法的研究现状17-18
• 1.3 问题的提出与来源18-19
• 1.3.1 问题的提出18-19
• 1.3.2 课题来源19
• 1.4 研究的目的及意义19-20
• 1.4.1 研究的目的19
• 1.4.2 研究的意义19-20
• 1.5 研究的主要内容及其创新性20-21
• 1.5.1 研究的主要内容20
• 1.5.2 研究的创新性20-21
• 1.6 本章小结21-22
• 第2章 涡旋压缩机概述22-30
• 2.1 涡旋压缩机的工作原理22-25
• 2.2 涡旋压缩机的类型25-26
• 2.3 涡旋机械的传动机构26-29
• 2.3.1 主轴结构26-28
• 2.3.2 防自转机构28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 涡旋压缩机主要结构参数的分析30-41
• 3.1 圆渐开线涡旋齿的几何理论30-32
• 3.1.1 圆渐开线的基本特点30-31
• 3.1.2 圆渐开线的几何理论31-32
• 3.2 基圆渐开线型线主要几何参数间的相互关系32-37
• 3.2.1 涡旋体壁厚t对其它几何参数的影响32-35
• 3.2.2 基圆半径对其它几何参数的影响35-37
• 3.3 背压力计算和背压孔开设37-39
• 3.4 设计变量的确定39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 协同优化技术41-49
• 4.1 协同优化的设计思想41-42
• 4.2 协同优化的数学模型42-45
• 4.2.1 协同优化数学模型形成过程42-43
• 4.2.2 协同优化的数学模型43-45
• 4.3 协同优化建模技术45-47
• 4.4 分布式协同优化环境47-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 涡旋压缩机的协同优化设计49-65
• 5.1 涡旋压缩机的优化设计方法49-50
• 5.2 涡旋压缩机结构参数的优化50-53
• 5.2.1 优化设计变量的选取50
• 5.2.2 目标函数的确定50-51
• 5.2.3 约束条件的确定51-53
• 5.3 涡旋压缩机结构参数的优化过程53-58
• 5.3.1 设计问题的软件实施53-55
• 5.3.2 涡旋压缩机结构参数的优化55-58
• 5.4 实验结果及其分析58-59
• 5.4.1 给定空调工况58
• 5.4.2 计算结果分析58-59
• 5.5 结构参数优化后涡旋盘的模态分析59-64
• 5.5.1 模态分析理论基础59-60
• 5.5.2 动涡旋盘型线方程及模型的建立60-62
• 5.5.3 涡旋盘的模态分析62-64
• 5.6 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘振全,李吉功;涡旋压缩机滚珠防自转机构分析[J];甘肃工业大学学报;2000年02期

2 余雄庆,丁运亮;多学科设计优化算法及其在飞行器设计中应用[J];航空学报;2000年01期

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4 孙凡国;黄伟;;基于粒子群算法的并联机构结构参数优化设计[J];机械设计与研究;2006年03期

5 陈进,张永栋,宋立权,王立存;基于多目标遗传算法的涡旋型线形状优化[J];机械工程学报;2005年01期

6 韩明红;邓家y

本文编号：390313