袋式除尘器论文基于CAE的袋式除尘器多学科设计优化

1、袋式除尘器论文：基于CAE的袋式除尘器多学科设计优化【中文摘要】多学科设计优化技术(MDO)是针对复杂工程问题的优化提出的一种方法,主要应用在航空航天业的复杂产品的设计优化问题上,并得到飞速的发展。目前,多学科计优化已成为复杂产品设计的一个崭新的发展方向,是许多国际学术会议讨论的主题。本文对多学科设计优化技术体系和方法应用进行了研究,并在此基础上将多学科设计优化技术和方法引入工业除尘设备设计领域,实现了袋式除尘器的多学科设计优化,有效的提高了袋式除尘器的综合性能。具体完成了如下工作：一、在对国内外关于多学科设计优化技术方法的理论及工程应用的现状、多学科设计优化技术体系进行调研的基础上,论述了多

2、学科设计优化技术体系的定义、组成及实质,对目前存在的多学科优化算法及其流程、特点进行了分析对比。二、分析了协同优化的数学本质,建立协调优化数学模型；对基于CEA技术的协同优化框架的实现过程,引进响应面近似方法,建立了基于响应面协同优化算法数学模型,通过算例作了深入研究。三、针对袋式除尘器这一产品复杂结构,结合工程实际设计要求,确定计算区域,给出计算工况及相关假设,建立了袋式除尘器基于响应面协同优化数学模型。对袋式除尘器多目标进行线性加权处理,构建了袋式除尘器综合性能评价函数。四、在CAE集成环境下实现了袋式除尘器的多学科设计优化方法的计算框架,并成功将Gambit、Fluent及ANSYS等C

3、EA软件进行集成,建立了针对协同优化特殊计算框架所需要并行计算的运行环境；利用该设计优化框架对袋式除尘器进行了设计优化,取得了良好的效果,为复杂工业产品设计提供了一种新的设计方法。【英文摘要】Multidisciplinary Design Optimization (MDO) is a method for optimization of complex engineering problems. Now,it is mainly used in complex product design optimization of aerospace industry,and rapid devel

4、oping. Currently, Multidisciplinary Design Optimization (MDO) has become a new direction for complex product design.In this paper, I research MDOs system and methods, on this basis,introduct it to industrial dust-removal equipment design,achieve MDO of bag filter, effectively improve the comprehensi

5、ve performance of bag filter.Specifically completed the following work:First, on the basis of the domestic and international scholars researching on MDOs theory of technical methods,engineering application status and system, I discuss the MDOs definition,composition and substance, Meanwhile, analyze

6、 and contrast MDOs algorithm, process, characteristic.Second, I analyze the mathematical nature of collaborative optimization and create mathematical model of collaborative optimization. On the process of achieving CEA-based collaborative optimization framework, I introduce response surface approxim

7、ation, establish collaborative optimization algorithm based on response surface and depth study by an example.Third, for bag filter such a complex structure, in combination with engineering design requirements, I determine the computational domain, propose calculation condition and underlying assump

8、tions, establish collaborative optimization algorithm based on response surface for bag filter. I execute linear weighting for bag filter multi-objective and establish comprehensive performance evaluation function.Fourth, I achieve the multi-disciplinary design optimization computational framework u

9、nder the CAE environment, successfully integrate Gambit, Fluent and ANSYS such as CEA software and establish parallel operating environment for collaborative optimization special computing framework. Making use of design optimization framework, I design and optimize the bag filter, achieve good resu

10、lts, provide a new design for design of complex industrial products.【关键词】袋式除尘器 多学科设计优化 协同优化 多目标【英文关键词】bag filter Multidisciplinary Design Optimization collaborative optimization multi-objective【目录】基于CAE的袋式除尘器多学科设计优化摘要3-4ABSTRACT4第1章 引言7-171.1 课题研究背景及意义7-91.2 多学科设计优化概述9-141.2.1 多学科设计优化定义9-101.2.2 多学科

11、设计优化发展历史10-111.2.3 多学科设计优化主要思想11-121.2.4 多学科设计优化研究内容12-131.2.5 多学科设计优化算法介绍13-141.3 基于CAE多学科设计优化实现14-161.4 本文主要研究内容16-17第2章 袋式除尘器多学科设计优化问题的数学模型17-262.1 袋式除尘器多学科设计优化问题的数学描述及分析17-212.1.1 袋式除尘器多学科设计优化问题的数学描述17-202.1.2 袋式除尘器多学科设计优化问题分析20-212.2 袋式除尘器多学科设计优化存在的困难21-222.3 袋式除尘器多学科设计优化采用的近似方法22-252.4 本章小结25-

12、26第3章 袋式除尘器协同优化算法研究26-413.1 袋式除尘器协同优化的设计思想及数学模型26-303.1.1 协同优化设计思想26-273.1.2 袋式除尘器协同优化数学模型27-303.2 袋式除尘器协同优化目标函数确定30-373.2.1 权系数确定方法31-353.2.2 量纲换算方法353.2.3 袋式除尘器协同优化方案确定35-373.3 袋式除尘器协同优化算法的优点37-383.4 袋式除尘器协同优化算法存在的困难383.5 袋式除尘器基于响应面协同优化算法38-403.6 本章小结40-41第4章 基于CAE袋式除尘器协同优化算法实现41-684.1 袋式除尘器计算结构确定41-434.2 计算区域简化434.3 计算工况及相关假设43-454.4 初始参数确定45-484.5 袋式除尘器结构学科分析48-504.6 袋式除尘器流场学科分析50-554.6.1 袋式除尘器气流分布均匀性评判标准50-514.6.2 袋式除尘器单袋室有限元模型建立51-534.6.3 袋式除尘器流场分析边界条件确定及求解设置53-554.7 袋式除尘器协同优化iSIGHT实现55-584.8 结果分析58