膜结构找力分析的无矩理论和优化的复位平衡法

膜结构工程的实践和形状确定理论要求对膜结构进行找力分析。本文结合无矩理论推导了膜结构自平衡预应力确定的解析方程,研究表明膜结构自平衡预应力由膜曲面的特性和边界条件决定。根据相似原理提出了索膜结构找力分析的数值方法——复位平衡法,并且依据曲面上单元之间的关联对这种方法进行了优化。与无矩理论的计算结果比较显示优化的复位平衡法有很高的计算精度,能够应用到实际工程的精确分析中。     

用反向渐进结构优化方法研究洞室支护优化

洞室开挖支护的优化是在铁路隧道、矿山开挖、水电站建设中经常面对的课题,特别是研究洞室开挖支护拓扑优化有着重要的意义。本文利用近年来发展的渐进优化方法(ESO)的概念,提出了反向ESO方法的迭代格式,建立了洞室开挖支护优化的准则及其敏感度,研究了均匀地基不同地应力条件使得开挖卸荷产生的总应变能最小的最优支护拓扑。结果证明了反向ESO方法的适用性,最优支护拓扑大致成椭圆或者圆形,其主轴方向与最大主应力主轴方向相同。     

基于可靠度的结构优化的序列近似规划算法

基于可靠度的优化的最直观解法是把可靠度和优化的各自算法搭配一起形成嵌套两层次迭代。为改善其收敛性提高计算效率,人们提出了功能测度法、半无限规划法、单层次算法等多种改进方法。本文对传统结构优化界的经典序列近似规划法改造并扩展应用于求解基于可靠度的结构优化问题,构造该问题的序列近似规划模型和求解过程;其核心思想是在每个近似规划子问题中采用近似可靠度指标对设计变量的线性近似,在优化迭代过程中同步更新设计变量和随机空间中的近似验算点坐标,以达到可靠度分析和优化迭代同步收敛的目标。为了算法的实施,还推导出近似可靠度指标的半解析灵敏度计算公式,编制了程序,最终实现与通用软件的连接。论文用算例证实算法的有效性。     

DATA PREORDERING IN GENERALIZED PAV ALGORITHM FOR MONOTONIC REGRESSION

Monotonic regression （MR） is a least distance problem with monotonicity constraints induced by a partiaily ordered data set of observations. In our recent publication [In Ser. Nonconvex Optimization and Its Applications, Springer-Verlag, （2006） 83, pp. 25-33], the Pool-Adjazent-Violators algorithm （PAV） was generalized from completely to partially ordered data sets （posets）. The new algorithm, called CPAV, is characterized by the very low computational complexity, which is of second order in the number of observations. It treats the observations in a consecutive order, and it can follow any arbitrarily chosen topological order of the poset of observations. The CPAV algorithm produces a sufficiently accurate solution to the MR problem, but the accuracy depends on the chosen topological order. Here we prove that there exists a topological order for which the resulted CPAV solution is optimal. Furthermore, we present results of extensive numerical experiments, from which we draw conclusions about the most and the least preferable topological orders.     

基于管柱式气液旋流分离器的井口多管束分离装置结构优化

单井计量是油田开发过程中的一项重要工作,而气液分离效果直接影响到计量结果的准确性.管柱式气液旋流分离器(GLCC)因体积小、效率高、适用范围宽而被广泛应用,但基于GLCC发展多级一体化分离装置一直被受到关注.考虑一级分离入口斜管倾角、一级分离入口形状、气相分离弯管仰角及二级分离管束规格,采用多相流Mixture模型和雷诺应力RSM模型,对基于GLCC的井口多管束分离装置结构形式进行了优化,并定量揭示了不同结构形式下的气液分离效率.结果表明,在经过GLCC一级旋流分离后,进入多管束二级分离单元,能够进一步改善气液分离效果,提高气液分离效率,但两级分离单元的结构特征均对分离性能具有显著影响,优化GLCC一级旋流分离入口斜管的倾角为30°,入口形状为圆形,相应可获得稳定的压力分布、较为均匀的流场迹线和更高的气液分离效率,优化气相分离弯管的仰角为35°、二级分离细管束数量与管径分别为6支和40mm,可使对应分离压降在3kPa,气液分离效率接近70%.     

高能转子轮盘包容机理和包容环结构优化

为研究高能转子轮盘的包容机理,加工了预制裂纹的试验轮盘,在高速旋转试验台上进行高能转子轮盘的包容性试验,采用非线性显式动力学商用软件对高能转子包容性进行数值仿真。试验结果和仿真分析结果表明,轮盘碎片与包容壳撞击后,撞击区域和边缘材料分别受压缩和剪切作用,如果局部的穿孔失效没有发生,则碎片是否逃逸由壳体材料撞击区和延伸区域的拉伸应变能决定。以某空气涡轮起动机为例,讨论了轮盘包容环厚度与选材,证明了以1.15倍临界包容厚度值作为安全系数确定工程许用包容环厚度的设计方法,通过比较不同材料包容环的包容能力,得出用高极限强度和高延伸率的材料作为包容环材料能够实现明显减重。研究结果对高能转子轮盘的包容结构设计具有指导意义。     

多级轴流压气机变几何扩稳多目标优化分析

对轴流压气机叶型流动损失和落后角模型进行了系统归纳与整理,并将其与逐排基元叶片模型相结合,建立了计算多级轴流压气机特性工程方法,并进一步将其与锦标赛式遗传算法相结合,发展了一种新的多级轴流压气机变几何扩稳多目标优化算法,并成功应用于某型8级轴流压气机扩稳分析,取得了明显成效。与单目标优化相比,多目标扩稳调节能明显改善压气机性能,其最大效率提高了近4个百分点,且静叶安装角调节范围也明显减小。     

基于旋转二维发光二极管阵列的体三维显示系统

利用发光二极管 (LED)的高速发光特性 ,以旋转的二维发光二极管阵列为显示载体 ,通过时分寻址电路快速显示三维形体的二维截面序列。受调制的离散二维图像信息 ,因视觉暂留而形成深度效应 ,将被整合感知为一幅连续的三维图像。成功实现了具有 4 915 2个体像素 ,尺寸为14 4 .6mm× 110mm的柱体空间内的三维显示 ,图像具有双目视差、调节、会聚等常规视差信息 ,能提供真实的深度暗示 ,可同时从任意角度直接观察。论述了系统的显示原理及图像编码分解方法 ,分析和讨论了显示质量与体像素优化选取、起始位置显示信息的关联程度     

城市功能区声环境质量监测时间代表性研究

城市功能区声环境质量监测数据是评估我国城市声环境质量水平的重要依据,为科学准确地反映城市功能区声环境质量水平,应选取合理的、具有代表性的监测时间开展监测。本文以某地4个典型的功能区声环境质量监测点位1年的连续监测数据作为样本,分析了不同功能区点位长期噪声波动特征,并采用Kruskal-Wallis 检验（K-W检验）方法,分别分析了一年中各月之间及一周中各日之间噪声水平的差异性。数据处理及分析结果表明：（1）4个监测点位一年中各月之间噪声水平,特别是夜间等效连续A声级之间具有显著差异,一年监测一次显然难以代表全年声环境质量水平;相比较下,每季度监测一次能大幅提高监测结果代表性,季度内的3个月份各月之间无显著差异的比例占80%以上;（2）对于这4个监测点位,一周中在周二至周五之间监测其结果更具代表性。     

基于量子粒子群优化的正交小波加权多模盲均衡算法

针对常数模盲均衡算法(CMA)均衡高阶正交振幅调制信号(QAM)存在收敛速度慢、稳态误差大的缺点, 提出了基于量子粒子群优化的正交小波加权多模盲均衡算法(QPSO-WTWMMA). 该算法根据高阶QAM信号星座图分布特点, 将量子粒子群优化算法(QPSO) 和正交小波变换融入于加权多模盲均衡算法(WMMA)中. 因而, 利用QPSO对均衡器权向量进行了优化, 利用正交小波变换降低了输入信号的自相关性, 利用WMMA选择了合适的误差模型匹配QAM星座图. 理论分析及水声信道仿真结果表明, QPSO-WTWMMA算法可以获得更快的收敛速度和更低的稳态误差, 在水声通信中具有重要的参考价值.