【摘要】： 多目標(biāo)優(yōu)化問題一直是科學(xué)和工程研究領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題,國內(nèi)外學(xué)者在簡單遺傳算法的基礎(chǔ)上,發(fā)展了多種多目標(biāo)優(yōu)化遺傳算法,本文將目前較為先進(jìn)的一種多目標(biāo)遺傳算法NSGAⅡ運(yùn)用于航空柱塞式燃油泵的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,主要做了以下內(nèi)容: 首先基于廣泛應(yīng)用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油柱塞泵的工作原理,應(yīng)用相關(guān)動(dòng)力學(xué)理論推導(dǎo)并建立了該泵的主體結(jié)構(gòu)幾何算法,提出了五個(gè)重要的特征性能的目標(biāo)函數(shù)。在設(shè)計(jì)過程中這些目標(biāo)函數(shù)通常是相互競爭甚至是相互矛盾的。 然后系統(tǒng)地介紹了遺傳算法的一般流程和基本理論,分析了遺傳算法的各項(xiàng)基本操作。闡述了多目標(biāo)問題的本質(zhì),重點(diǎn)介紹了NSGAⅡ的操作流程和其中重點(diǎn)算法的實(shí)現(xiàn),并以Deb設(shè)計(jì)的經(jīng)典測試函數(shù)驗(yàn)證了NSGAⅡ程序的正確性 論文最后運(yùn)用多目標(biāo)遺傳算法同時(shí)對(duì)油泵的轉(zhuǎn)子體積、受力狀況、供油量脈動(dòng)等多個(gè)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,通過優(yōu)化后的性能指標(biāo)與優(yōu)化前的性能指標(biāo)的比較,證明了NSGAⅡ多目標(biāo)遺傳優(yōu)化的有效性,驗(yàn)證了某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)尺寸的理論合理性。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TH322
【圖文】：

圖 2.1 帶滑靴柱塞的柱塞式航空燃油泵空用柱塞式燃油泵與民用柱塞泵在結(jié)構(gòu)上有所不同，它的轉(zhuǎn)子是一個(gè)的圓錐體，使用這樣的設(shè)計(jì)主要是因?yàn)椋?).柱塞傾斜，使其行程變大，排量增加，流量增加。2).由于缸體吸排腔型孔分布半徑變小，使泵在同等壓力下有更高的允使流量進(jìn)一步加大。3).柱塞運(yùn)動(dòng)方程發(fā)生了顯著的變化，進(jìn)而引起流量特性的變化，斜柱動(dòng)軌跡為空間橢圓曲線[43]。轉(zhuǎn)子錐體上沿圓周方向均勻分布有若干個(gè)柱塞孔，柱塞安裝在轉(zhuǎn)子的，隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。斜盤是一塊具有球形或錐形工作面的圓盤，它可以繞子軸線的斜盤轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度。斜盤的傾斜角度一般由調(diào)節(jié)活塞配流盤工作面上開有兩個(gè)月牙形窗孔，兩窗孔分別與吸油道和排油道別稱為吸油窗和排油窗。配流盤通過定位銷安裝在泵的殼體中[3]。

2.1.2 柱塞式燃油泵的工作原理柱塞泵工作時(shí)，在彈簧力及油壓力的作用下，使柱塞始終頂在斜盤的工作面上，同時(shí)使轉(zhuǎn)子小端面和配流盤工作表面緊密貼合。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。若斜盤有一傾角φ ，則柱塞在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中將受到斜盤工作面的約束，從而產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)子在柱塞腔內(nèi)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)柱塞向轉(zhuǎn)子外移動(dòng)，柱塞腔的容積不斷增大，從而使柱塞腔孔剛好和配流盤吸油窗相通，便將燃油吸進(jìn)柱塞腔；當(dāng)柱塞反向移動(dòng)時(shí)，柱塞腔的容積不斷減小，此時(shí)使柱塞腔孔和配流盤排油窗相通，燃油就被擠往出口處。由于轉(zhuǎn)子中的全部柱塞都在同時(shí)工作，因此在轉(zhuǎn)子連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中，泵的出口將形成連續(xù)的油流。由上述的工作原理可見，柱塞泵之所以能連續(xù)地吸、供油，是由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)柱塞相對(duì)轉(zhuǎn)子作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，造成柱塞腔工作容積的周期性變化[3]。

狀況都與柱塞相對(duì)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。本文以斜盤具有球形工作面、柱塞帶有滑靴結(jié)構(gòu)的航空柱塞式燃油泵為例，建立起柱塞泵的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型。在圖2.3中，規(guī)定通過柱塞軸線和轉(zhuǎn)子軸線的平面為柱塞平面W；柱塞處于下死點(diǎn)時(shí)的那個(gè)柱塞平面為起始平面；沿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向任意位置的柱塞平面與起始平面的夾角α 為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角[3]。這樣以來，柱塞處于下死點(diǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角α =0°，柱塞處于上死點(diǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角α =180°。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，α 從0°到360°�，F(xiàn)取柱塞泵運(yùn)動(dòng)分析的坐標(biāo)系如圖2.3所示。圖2.3 柱塞泵運(yùn)動(dòng)分析的坐標(biāo)系在該坐標(biāo)系中：原點(diǎn)O 柱塞軸線和轉(zhuǎn)子軸線的交點(diǎn)；Z坐標(biāo)軸 轉(zhuǎn)子軸線，指向斜盤方向?yàn)檎�；X坐標(biāo)軸 在起始平面上，過原點(diǎn)O垂直于Z軸，朝向下死點(diǎn)一側(cè)為正；Y坐標(biāo)軸 過原點(diǎn)O垂直于Z軸和X軸

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李新凱;氣液混輸泵優(yōu)化設(shè)計(jì)及其數(shù)值模擬[D];蘭州理工大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2804284