基于近似模型的柴油機(jī)活塞熱機(jī)耦合多目標(biāo)優(yōu)化.pdf

1、考慮到活塞重量、最大等效應(yīng)力、第三環(huán)槽最高溫度、最高溫度梯度之間的不可公度性和矛盾性，因而本文對(duì)某柴油機(jī)活塞展開熱機(jī)耦合多目標(biāo)優(yōu)化。而若直接分析，往往會(huì)存在計(jì)算效率低、仿真結(jié)果缺乏試驗(yàn)修正、基于梯度的傳統(tǒng)優(yōu)化算法難以解決不可導(dǎo)性和黑箱性的結(jié)構(gòu)、直接采用全局優(yōu)化算法優(yōu)化效率低等問題。為此，本文先后展開基于“特征塊”的柴油機(jī)活塞參數(shù)化預(yù)處理、準(zhǔn)確的熱機(jī)耦合分析、主次因子分析、基于近似模型的多島遺傳算法（MIGA）全局多目標(biāo)優(yōu)化研究。

2、　　針對(duì)基于“特征塊”的柴油機(jī)活塞參數(shù)化預(yù)處理問題的研究，本文首先引入“主體模型”和“分塊模型”兩個(gè)概念，然后提出和比較了三種新的參數(shù)化預(yù)處理方法，并綜合運(yùn)用方法一和方法二到該柴油機(jī)活塞中，降低了網(wǎng)格數(shù)量，提高了熱機(jī)耦合分析效率和后續(xù)的優(yōu)化效率。
　　針對(duì)熱機(jī)耦合準(zhǔn)確性問題的研究，本文首先建立經(jīng)過參數(shù)化預(yù)處理的活塞有限元模型，并根據(jù)溫度場試驗(yàn)結(jié)果，不斷修正熱邊界條件，直至符合要求，然后在此基礎(chǔ)上分別進(jìn)行活塞靜態(tài)和瞬態(tài)的熱機(jī)耦合分析

3、，并在典型的考察區(qū)域?qū)烧叩牡刃?yīng)力和變形進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)前者的等效應(yīng)力和在沿活塞運(yùn)動(dòng)方向的變形比后者大，進(jìn)而說明基于瞬態(tài)熱機(jī)耦合的多目標(biāo)優(yōu)化具有更大的優(yōu)化空間。但考慮到基于后者在主次因子分析與構(gòu)建近似模型過程中，計(jì)算效率低，因而主次因子分析和基于近似模型的熱機(jī)耦合MIGA全局多目標(biāo)優(yōu)化是建立在靜態(tài)熱機(jī)耦合基礎(chǔ)之上。
　　針對(duì)活塞熱機(jī)耦合最大等效應(yīng)力、最高溫度梯度、第三環(huán)槽最高溫度、活塞重量與各因子之間主次問題的研究，本文借助ISI

4、GHT軟件，運(yùn)用優(yōu)化的拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行采樣并分析。首先通過方差分析確保采樣點(diǎn)的準(zhǔn)確性；然后通過Pareto圖、交互效應(yīng)圖和主效應(yīng)圖的綜合分析，得出影響最大等效應(yīng)力的主要因子為X1和X4，以及影響第三環(huán)槽最高溫度、活塞最高溫度梯度和活塞重量的主要因子為X2和X4，從而為各輸出響應(yīng)與相應(yīng)的主要因子之間的RBF三維擬合圖及解空間分布作鋪墊。
　　針對(duì)基于近似模型的柴油機(jī)活塞MIGA全局多目標(biāo)優(yōu)化問題的研究，本文在某柴油機(jī)活塞熱