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基于WPSO-BP和L-MBWO的多翼离心风机优化研究

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机电工程 2024年

作者：徐韧李君宇周明刘林波张志富黄其柏华中科技大学机械科学与工程学院法雷奥-华中科技大学振动与噪声联合实验室法雷奥汽车空调湖北有限公司海南大学机电工程学院

针对多翼离心风机气动性能、噪声情况难以同时改进的问题，提出了一种基于变权重粒子群优化算法的反向传播神经网络风机性能预测模型（WPSO-BP），以及一种基于逻辑混沌初始化的多目标白鲸优化算法（L-MBWO），并将二者应用于多翼离心... 详细信息

针对多翼离心风机气动性能、噪声情况难以同时改进的问题，提出了一种基于变权重粒子群优化算法的反向传播神经网络风机性能预测模型（WPSO-BP），以及一种基于逻辑混沌初始化的多目标白鲸优化算法（L-MBWO），并将二者应用于多翼离心风机的优化设计中。首先，选取了叶片进出口角、倾斜蜗舌的最大蜗舌半径、叶片切除角度作为设计变量，把风机的全压、效率、声压级作为优化目标；然后，构建了WPSO-BP预测模型，以反映设计变量与优化目标之间的关系，定量分析对比了该模型与BP神经网络预测模型，预测值用于风机的性能优化；接着，将逻辑混沌初始化引入到白鲸优化算法（BWO），基于第三代非支配排序遗传算法（NSGA-III）构建了L-MBWO优化算法；最后，在实验验证仿真可靠的前提下，将提出的预测模型和优化算法应用于风机优化，并对优化效果进行了综合分析。研究结果表明：优化后的风机全压增加了34.79 Pa，效率提高了0.67%，噪声降低了1.73 dB，实现了多个优化目标之间的平衡，有效改善了风机的综合性能，为多翼离心风机的优化设计提供了一种新思路。

关键词：多翼离心风机变权重基于变权重粒子群优化算法的反向传播神经网络风机性能预测模型白鲸优化算法基于逻辑混沌初始化的多目标白鲸优化算法预测模型风机全压风机效率风机噪声

基于压电材料的主动吸声仿真方法研究（英文）

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Journal of Donghua University(English Edition) 2024年

作者：朱从云曹海洋丁国芳黄其柏中原工学院机电学院华中科技大学机械工程学院

关键词：主动吸声主动控制压电材料 ANSYS MATLAB

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具有分流对冲的穿孔管吸声方法

噪声与振动控制 2022年第3期42卷 13-18页

作者：朱从云张仁琪丁国芳黄其柏中原工学院机电学院郑州450007 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

发动机的排气气流流速是影响消声器综合性能的重要参数,随着排气气流流速增加消声器内产生的再生噪声增加,使得消声器的吸声效果变差。为解决此问题,提出通过将排气气流进行分流与对冲降低排气气流流速来提高吸声效果的吸声方法。首先... 详细信息

发动机的排气气流流速是影响消声器综合性能的重要参数,随着排气气流流速增加消声器内产生的再生噪声增加,使得消声器的吸声效果变差。为解决此问题,提出通过将排气气流进行分流与对冲降低排气气流流速来提高吸声效果的吸声方法。首先通过一个锥形分流单元将进入消声器的气流进行分流,分流后的气流通过穿孔管上的小孔进入到穿孔管内腔,使气流在穿孔管内腔发生对冲,从而降低排气气流流速提高吸声效果。通过对整体结构进行消声子单元划分、传递矩阵计算、传递损失自变量与因变量函数关系分析得到传递损失的影响因素与变化特性,并对理论模型进行实验验证。实验结果表明:提出的吸声方法可在高速排气气流的情况下,使传递损失始终维持在稳定状态,以入口气流流速从15 m/s增加到45 m/s为例,传递损失从26.5 dB降低到24.5 dB,降幅为0.075%,证明了该结构具有良好且稳定的吸声效果。

关键词：声学再生噪声分流与对冲穿孔管传递损失

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双层分流对冲穿孔管结构消声特性研究

噪声与振动控制 2023年第2期43卷 248-252,284页

作者：张仁琪朱从云丁国芳黄其柏中原工学院机电学院郑州450007 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

发动机排气系统中的噪声特性为高频、宽频带,以及排气气流作用下产生的再生噪声,传统的消声结构不能有效地解决该噪声问题。因此,提出通过将锥形分流单元与双层穿孔管相结合的消声方法。首先通过一个锥形分流单元对进入消声器的气流进... 详细信息

发动机排气系统中的噪声特性为高频、宽频带,以及排气气流作用下产生的再生噪声,传统的消声结构不能有效地解决该噪声问题。因此,提出通过将锥形分流单元与双层穿孔管相结合的消声方法。首先通过一个锥形分流单元对进入消声器的气流进行分流,分流后的气流在第一层穿孔管外腔得到充分的减速,再经过第一层穿孔管进行初次消声,然后通过第二层穿孔管进行二次消声,最后通过第二层穿孔管上的小孔进入到对冲腔,使气流在对冲腔发生对冲,气流在对冲的过程中速度逐渐降低,再生噪声减小消声效果增强。通过对双层穿孔管结构的传递损失进行推导,分析结构参数对消声性能的影响,得到传递损失的影响因素与变化特性,并进行实验验证。实验结果表明:提出的消声方法能够在高频入射声波的情况下维持较高的传递损失和较宽的消声频带。

关键词：声学消声器双层穿孔管分流对冲传递损失结构参数

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复杂结构的声辐射解耦及其声辐射效率分析

振动工程学报 2004年第3期17卷 326-331页

作者：赵志高黄其柏华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

提出一种用边界元方法与声辐射理论求解复杂结构的声辐射模态与声辐射效率的理论方法。先将结构的声辐射功率表示为一个正定的厄米特二次型 ,运用广义特征值分解求解了复杂结构的声辐射模态 ,然后利用声辐射模态关于阻抗矩阵与均方速度... 详细信息

提出一种用边界元方法与声辐射理论求解复杂结构的声辐射模态与声辐射效率的理论方法。先将结构的声辐射功率表示为一个正定的厄米特二次型 ,运用广义特征值分解求解了复杂结构的声辐射模态 ,然后利用声辐射模态关于阻抗矩阵与均方速度耦合矩阵的正交性 ,求解了复杂结构的声辐射效率 ,最后用具有解析解的脉动球与辐射立方体验证了该方法的有效性。

关键词：声辐射边界元法声辐射效率结构模态广义特征值

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Helmholtz边界积分方程的多频计算

声学学报 2005年第3期30卷 255-263页

作者：黄其柏赵志高华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

提出了利用无穷级数展开的方法,将波数从Helmholtz边界积分方程的特解中分离出来,使随波数变化的系统矩阵变为波数的矩阵级数形式,同时证明了级数截断时的收敛性。数值结果表明,结合CHIEF方法,用级数展开的方法不仅能有效地克服频域内... 详细信息

提出了利用无穷级数展开的方法,将波数从Helmholtz边界积分方程的特解中分离出来,使随波数变化的系统矩阵变为波数的矩阵级数形式,同时证明了级数截断时的收敛性。数值结果表明,结合CHIEF方法,用级数展开的方法不仅能有效地克服频域内非唯一现象,节省计算时间;而且当频率较高时,在单元粗剖分下也能得到满意的结果。

关键词：边界元法 Helmholtz边界积分方程声学多频计算无穷级数收敛性

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颗粒阻尼的回归分析研究

中国机械工程 2008年第23期19卷 2834-2837页

作者：胡溧黄其柏许智生华中科技大学武汉430074 武汉科技大学武汉430081

利用回归设计的方法对颗粒阻尼进行二次回归正交组合试验,建立了其减振特性的非线性回归模型,并通过试验验证了该回归模型的正确性。分析得到颗粒阻尼减振特性与主要参数之间的关系,并利用非线性优化的方法对颗粒阻尼的参数进行了优化... 详细信息

利用回归设计的方法对颗粒阻尼进行二次回归正交组合试验,建立了其减振特性的非线性回归模型,并通过试验验证了该回归模型的正确性。分析得到颗粒阻尼减振特性与主要参数之间的关系,并利用非线性优化的方法对颗粒阻尼的参数进行了优化设计。

关键词：颗粒阻尼回归设计非线性回归模型优化

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具有气流的穿孔板主动吸声方法

噪声与振动控制 2022年第4期42卷 8-12页

作者：朱从云张仁琪丁国芳黄其柏中原工学院机电学院郑州450007 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

吸声材料吸声、穿孔板吸声、阻抗复合吸声等被动吸声方法无法根据噪声频率的改变而对其吸声系数进行相应调整。为解决此问题,提出通过向消声器内部引入定量气流来调节吸声系数的主动吸声方法。首先通过一个驱动装置对穿孔板背后空腔的... 详细信息

吸声材料吸声、穿孔板吸声、阻抗复合吸声等被动吸声方法无法根据噪声频率的改变而对其吸声系数进行相应调整。为解决此问题,提出通过向消声器内部引入定量气流来调节吸声系数的主动吸声方法。首先通过一个驱动装置对穿孔板背后空腔的容积进行调整,使穿孔板先达到共振状态,然后在穿孔板背后的空腔内引入定量的气流,使引入的气流与排气气流在穿孔板背后的空腔内形成复合流场,在复合流场中,声波与气流的相互作用会产生非定常的脱落涡环现象,引起能量的转换和改变消声器内壁的阻抗性质,从而改变消声器的吸声系数。实验结果表明:提出的方法可在噪声频率不断改变的情况下有效地对吸声系数进行相应调整,使吸声系数始终维持在最大值。

关键词：声学定量气流脱落涡环非定常吸声系数

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风机叶片噪声模型研究

机械工程学报 2004年第7期40卷 114-118页

作者：李林凌黄其柏华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

风机叶片的形状制约其效率的高低、噪声的大小。通过分析风机叶片噪声的类型,研究风机叶片产生空气动力性噪声的机理。结合风机叶片的具体结构形状,运用运动声源产生声场的特点,建立风机叶片噪声数学模型。对噪声数学模型采用精度高的... 详细信息

风机叶片的形状制约其效率的高低、噪声的大小。通过分析风机叶片噪声的类型,研究风机叶片产生空气动力性噪声的机理。结合风机叶片的具体结构形状,运用运动声源产生声场的特点,建立风机叶片噪声数学模型。对噪声数学模型采用精度高的高斯—勒让得(Gauss—Legendre)法进行计算。模拟在噪声模型参数(叶片数、风机转速、攻角、叶片展向半径和叶片截面等)变化的情况下叶片噪声的变化情况,结合试验进行分析,得出影响风机噪声的主要因素。模型可为风机低噪声设计、预测提供理论依据。

关键词：风机叶片空气动力性噪声模型参数数值计算