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多学科设计优化的数值算法及其组合算法比较的研究

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高技术通讯 2006年第12期16卷 1259-1264页

作者：卫田范文慧高丽王威清华大学国家CIMS工程技术研究中心北京100084

针对多学科设计优化的数值算法比较研究上存在的不足，提出了算法在进行优化时所需的时间、解决问题个数及选用目标函数的相对精度等三项评估标准相结合的三维算法比较方法，首次将精度作为算法比较的一个重要指标，由此得到的算法比较... 详细信息

针对多学科设计优化的数值算法比较研究上存在的不足，提出了算法在进行优化时所需的时间、解决问题个数及选用目标函数的相对精度等三项评估标准相结合的三维算法比较方法，首次将精度作为算法比较的一个重要指标，由此得到的算法比较三维模型，为算法选择提供了更加合理的理论依据。在理论研究的基础上，对组合算法和数值算法进行了比较，突破了传统算法比较局限在数值算法的不足。结果表明，在时间变化不大的情况下，组合算法的精度比单纯的数值算法有大幅度的提高，为工程应用提供了更全面的支持。在此基础上给出了数值算法及其组合的算法选择流程。最后，通过手机的多学科设计优化实例，验证了所提出的算法选择流程的合理性和可行性。

关键词：多学科设计优化数值算法组合算法

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离心泵动-静子流动耦合数值算法研究

农业机械学报 2012年第7期43卷 89-93,99页

作者：张启华徐燕施卫东张德胜江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

针对离心泵动-静子流动耦合问题,采用有限体积方法(FVM)离散不可压旋转流动方程组。研究对流、扩散及源项时、空计算格式。对动子采用非惯性参考系求解相对运动方程组,对静子采用惯性参考系求解绝对运动方程组,动-静界面通过Neuman条件... 详细信息

针对离心泵动-静子流动耦合问题,采用有限体积方法(FVM)离散不可压旋转流动方程组。研究对流、扩散及源项时、空计算格式。对动子采用非惯性参考系求解相对运动方程组,对静子采用惯性参考系求解绝对运动方程组,动-静界面通过Neuman条件保持通量守恒。将动子出口相对速度转为绝对速度,作为静子进口来流条件,实现动-静子流场的耦合求解。采用模式切换实现算法。为验证算法,对Ubaldi实验用的ERCOFTAC离心叶轮及扩压器耦合流场进行数值研究,获得定常及非定常数值计算结果,并与文献进行比较,结果表明数值预测与实验在数量和分布趋势上均较贴近,验证本算法具有准确预测动-静子流场能力,可用于离心泵流动预测与研究。

关键词：离心泵流场动-静子耦合数值算法

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POCET最优相位搜索的数值算法

北京航空航天大学学报 2017年第9期43卷 1917-1923页

作者：张美君寇艳红北京航空航天大学电子信息工程学院北京100083

现代化的卫星导航信号要求在星上高功率放大器之前恒包络复用同频点甚至临近的双频点/三频点的多个导航信号分量。最优相位恒包络发射(POCET)技术能够恒包络复用任意路数信号且达到最高复用效率。已见诸报道的POCET最优相位搜索的数值... 详细信息

现代化的卫星导航信号要求在星上高功率放大器之前恒包络复用同频点甚至临近的双频点/三频点的多个导航信号分量。最优相位恒包络发射(POCET)技术能够恒包络复用任意路数信号且达到最高复用效率。已见诸报道的POCET最优相位搜索的数值算法存在计算量大、收敛速度慢、当迭代点远离最优解或要求提高计算精度时难以收敛到局部最优解等问题。针对导航信号最优恒包络复用论证的需求,首先在优化目标函数中引入增广拉格朗日乘子法以解决当终止误差减小无法收敛到局部最优解的问题;其次对于搜索步长的确定摈弃了已有的精确线搜索算法而采用基于Armijo准则的非精确线搜索算法,并比较研究了最速下降法、共轭梯度法、拟牛顿法(包括BFGS法和对称秩1法)等多种搜索方向优化算法的优缺点和适用性;最后通过对BDS B1频点不同功率分配下的最优相位搜索和合成损耗评估,验证了改进后算法的精度高、计算量小、收敛性强等优点,为导航信号调制复用方案的设计和优化提供参考。

关键词： POCET技术优化算法多路复用合成损耗数值算法

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含碰撞的平面摩擦系统半解析半数值算法研究

中南大学学报（自然科学版） 2016年第9期47卷 2997-3004页

作者：王晓笋巫世晶武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072

利用含平面库仑摩擦力系统的解析解结果,通过碰撞边界条件和时间的隐式关系,获得精确的碰撞时刻,由此确定从当前时刻到碰撞发生时的步长及平面上的碰撞位置。结合滑移/黏滞转换时位置和时刻的解析解,引入布尔变量B定义系统的状态,建立... 详细信息

利用含平面库仑摩擦力系统的解析解结果,通过碰撞边界条件和时间的隐式关系,获得精确的碰撞时刻,由此确定从当前时刻到碰撞发生时的步长及平面上的碰撞位置。结合滑移/黏滞转换时位置和时刻的解析解,引入布尔变量B定义系统的状态,建立一种求解含碰撞的平面摩擦系统响应的数值算法。研究结果表明:该算法能够求解滑移/黏滞转换、碰撞以及平面滑移运动存在方向剧烈变化拐点时系统的响应,并有效地提高了系统响应的精度。

关键词：平面摩擦系统碰撞滑移/黏滞转换精确解数值算法

含摩擦滑移铰平面多刚体系统动力学的数值算法

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力学学报 2019年第1期51卷 209-217页

作者：王晓军吕敬王琪常州工学院机械与车辆工程学院江苏常州213032 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

基于LuGre摩擦模型和线性互补问题(LCP)的数值算法,给出了具有双边约束含摩擦滑移铰平面多体系统动力学的数值算法.首先,根据滑移铰的特点,当间隙充分小时,将其视为双边约束,给出了滑移铰中滑道作用于滑块上的法向接触力的互补关系;LuGr... 详细信息

基于LuGre摩擦模型和线性互补问题(LCP)的数值算法,给出了具有双边约束含摩擦滑移铰平面多体系统动力学的数值算法.首先,根据滑移铰的特点,当间隙充分小时,将其视为双边约束,给出了滑移铰中滑道作用于滑块上的法向接触力的互补关系;LuGre摩擦模型能有效地描述机械系统中的黏滞与滑移运动,将该模型用于描述滑块与滑道间的摩擦力.其次,结合Baumgarte约束稳定化方法,应用第一类Lagrange方程,建立了该多体系统的动力学方程,给出了Lagrange乘子与滑移铰中作用于滑块上的法向接触力的关系式.然后,将滑块与滑道间多种接触状态的判断以及作用于滑块上的法向接触力的计算转换为线性互补问题的求解,并用常微分方程的数值算法求解该多体系统的动力学方程.最后,通过数值仿真算例揭示了滑移铰中滑块的黏滞与滑移现象,以及滑块在滑道内的多种接触状态;另外,在文中分别采用Coulomb干摩擦模型和LuGre摩擦模型,对算例中的某些工况进行了数值仿真,并且分别用本文方法得到的数值仿真结果与已有方法得到的数值仿真结果对比,表明了本文给出的方法的有效性.

关键词： LuGre摩擦模型滑移铰多体系统,线性互补问题数值算法

3x+1推广函数T(x)不动点的存在区域分析与数值算法

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电子学报 2011年第10期39卷 2282-2287页

作者：刘帅车翔玖王钲旋吉林大学计算机科学与技术学院吉林长春130021

3x+1推广函数T(x)的不动点性质及存在区域分析是分形中的一个重要研究问题.T(x)是结构复杂的超越函数,其在复平面上的不动点难于求解,不动点性质难于估计,这成为进一步研究T(x)动力系统的一个障碍.首先通过T(x)的拓扑不变性,给出了T(x)... 详细信息

3x+1推广函数T(x)的不动点性质及存在区域分析是分形中的一个重要研究问题.T(x)是结构复杂的超越函数,其在复平面上的不动点难于求解,不动点性质难于估计,这成为进一步研究T(x)动力系统的一个障碍.首先通过T(x)的拓扑不变性,给出了T(x)在复平面上存在不动点的构造性证明,分析了不动点的存在区域及其性质.根据存在区域,给出了T(x)的不动点在复平面上的分布.通过不动点的分布,提出了一种求T(x)不动点的数值算法.找到了T(x)在复平面上的多个收敛域,并绘制了收敛域处的分形图形.数值实验结果表明,本文算法正确、简捷.

关键词：分形 3x+1推广函数不动点存在区域逃逸时间数值算法

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多弹性体接触问题的数值算法

中国铁道科学 2003年第3期24卷 69-73页

作者：刘金朝王成国梁国平铁道科学研究院北京100081 中科院数学与系统科学研究院北京100083

提出一种新的求解带摩擦的接触问题的数值算法,即拟高斯迭代法。它对法向接触力和切向接触力进行交替迭代,并利用高斯迭代法求解法向接触力,利用分块高斯迭代法求解切向接触力。同其它的数值算法相比,该算法保留了关于接触力的柔度矩阵... 详细信息

提出一种新的求解带摩擦的接触问题的数值算法,即拟高斯迭代法。它对法向接触力和切向接触力进行交替迭代,并利用高斯迭代法求解法向接触力,利用分块高斯迭代法求解切向接触力。同其它的数值算法相比,该算法保留了关于接触力的柔度矩阵的稀疏性和对称性,利用矩阵乘向量可以分步进行的技巧,该算法只需存储关于接触力的柔度矩阵的下三角形矩阵的非零元和对角矩阵。根据可能接触边界的分布特点,将区域分解成不同的子区域,引进拉格朗日乘子表示接触力,保证了各子区域的网格剖分和位移求解是完全独立的。基于上述算法和有限元程序自动生成系统开发了相应的求解带摩擦接触问题的软件,数值实验表明,程序是正确的,算法是高效的。

关键词：接触问题数值算法拟高斯迭代法区域分解软体

二维库伦摩擦力系统的精确解及新数值算法研究

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机械工程学报 2016年第19期52卷 110-115页

作者：王晓笋巫世晶武汉大学动力与机械学院武汉430072

在路径坐标系下,引入了恒定外部激励力二维库伦摩擦力系统滑移轨迹的精确解。当量纲一的外部激励力F>1时,系统会最终进入黏滞状态,给出了对应的黏滞的位置和黏滞发生的时刻;当F1时,拐点接近于黏滞位置。传统积分算法不易求解含有转换及... 详细信息

在路径坐标系下,引入了恒定外部激励力二维库伦摩擦力系统滑移轨迹的精确解。当量纲一的外部激励力F>1时,系统会最终进入黏滞状态,给出了对应的黏滞的位置和黏滞发生的时刻;当F1时,拐点接近于黏滞位置。传统积分算法不易求解含有转换及捌点的二维库伦摩擦力系统。假设在足够小的时间步长内,时变外载荷激励可以近似认为保持恒定不变,则利用上述解析解能够建立一种新的库伦摩擦力系统数值求解算法,进而分析粗糙接触表面多结点模型的微滑移以及微滑移诱发的磨损与能量损耗等。

关键词：路径坐标系精确解拐点滑移/黏滞转换数值算法二维库伦摩擦力系统

基于数值算法的车辆动力学模型及数值求解方法精度的对比研究(英文)

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2017年第5期18卷 393-412页

作者： Peng GUO Jun-hong ZHANG State Key Laboratory of Engine Tianjin UniversityTianjin 300072China Mechanical Engineering Department Tianjin University Renai CollegeTianjin 301636China

目的:通过采用不同数值方法求解不同的车辆动力学模型,为车辆动力学模型研究提供参考;结合正交试验和多目标优化算法来分析各个参数对车辆性能的影响权重,采用多目标优化算法进行车辆动力学多目标优化分析,为车辆的设计提供参考依据。... 详细信息

目的:通过采用不同数值方法求解不同的车辆动力学模型,为车辆动力学模型研究提供参考;结合正交试验和多目标优化算法来分析各个参数对车辆性能的影响权重,采用多目标优化算法进行车辆动力学多目标优化分析,为车辆的设计提供参考依据。创新点:研究不同数值方法的求解精度,为车辆动力学求解方法提供新途径;采用正交试验设计研究车辆各参数的影响权重,为车辆设计提供参考;采用多目标优化算法设计车辆,能兼顾车辆多个方面的性能。方法:采用不同动力学求解算法、正交试验设计和多目标优化分析方法。结论:1.基于不同数值求解算法的研究表明,Hamming法要优于Newmark法和有限差分法,四阶Hamming法的精度不如龙格库塔法;2.正交试验可得到各参数对车辆动力学的影响权重,但忽略了参数间的交互效应;3.经过多目标优化设计,衡量车辆振动性能的两个指标分别减少了7.22%和6.82%。

关键词：车辆 Hamming法龙格库塔法数值算法动力仿真