在Hyperworks软件中建立汽车起重机车架有限元模型,经过静强度和模态分析,其最大应力值大于材料的屈服极限值,经结构改进,车架静强度远小于材料的屈服极限,低阶模态值较低,影响乘坐舒适性。为解决改进后起重机乘坐不舒适性,建立以车架强度、刚度和振动模态等学科的多学科优化设计,采用响应面方法构件各学科结构响应的近似优化模型,最后将响应面近似模型导入ISIGHT优化软件,并用多岛遗传算法对车架进行协同优化。结果表明,车架质量减少129kg;车架的强度和刚度均满足材料要求;振动模态有所提高,达到了起重机工作状态下乘坐舒适性和车架轻量化的目的。

基于航天器热控系统对微型迷宫螺旋泵小流量高扬程的需求,开展了对微型迷宫螺旋泵结构参数的优化设计,以流道的螺旋升角、螺纹头数及动力界面夹角为研究对象,以扬程为优化目标,采用数值计算和试验相结合的方法,开展响应面分析及多参数优化,获得了扬程最优的结构参数组合,通过试验验证了优化结果的有效性,优化后的微型迷宫螺旋泵最大扬程提高了65.4%,该分析为微型迷宫螺旋泵的性能提升提供了技术支撑。

随着高可信度数值分析模型的参数维数的增加和非线性关联度的提高,不但计算量增加,针对二维和三维数据的常规可视化方法也难以直接、全面展示变量与响应函数之间的复杂关系。本文在总结常用低维度数据可视化方法的基础上,结合数据样本和响应面模型,利用MATLAB提供的基础数据分析与显示功能,发展了一种模块化的、复合及动态的可视化方法及工具,该方法可以系统、灵活地展示高维参数空间、多维响应函数空间,以及两者之间的关联关系。在测试函数和翼型气动优化问题上的应用表明该方法有助于提高高维问题的优化效率和质量。

对液环泵壳体型线进行优化分析,提出了基于直接自由曲面变形(DFFD)方法的液环泵壳体型线的响应面优化方法.采用DFFD方法对液环泵壳体型线进行精确的参数化控制,在控制变量空间进行了试验设计,采用VOF模型对液环泵内的气液两相流动进行数值模拟,对液环泵壳体型线进行响应面优化分析,建立了液环泵壳体型线与其进口真空度及效率之间的响应关系,实现了对液环泵进口真空度及效率的优化.算例优化结果表明壳体型线对液环泵水力性能有较大的影响,在一定范围内可实现泵效率及进口真空度的提高;具有较大吸气区面积扩散比的壳体型线所对应的液环泵具有较高的进口真空度,而泵的效率随该面积比的变化规律正好相反;在试验设计变量空间,泵的效率随其进口真空度的增大近似呈线性下降趋势.