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三段基圆渐开线涡旋型线的多目标遗传算法优化

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 涡旋压缩机的发展历史

1.3 多目标遗传算法的发展历史

1.4 国内外型线及涡旋压缩机优化的发展现状

1.5 研究的主要目的、内容与方法

1.6 课题研究意义

1.7 本章小结

第2章 涡旋压缩机概述

2.1 涡旋压缩机的基本结构

2.2 涡旋压缩机的工作原理

2.3 两涡旋盘的安装

2.4 涡旋压缩机的类型

2.5 涡旋压缩机的主要特点

2.6 本章小结

第3章 组合涡旋型线几何理论

3.1 组合型线概述

3.2 涡旋型线的通用理论

3.3 组合涡旋型线的选择及动、静啮合型线的生成

3.4 本章小结

第4章 组合涡旋型线的优化

4.1 优化方法的选取

4.2 目标函数的确定

4.3 约束条件的确定

4.4 优化设计及结果分析

4.5 本章小结

第5章 各种型线的对比

5.1 等截面压缩室容积的计算

5.2 等截面涡旋型线

5.3 圆渐开线-高次曲线-圆弧组合涡旋型线

5.4 圆渐开线-高次曲线组合涡旋型线

5.5 各种型线的对比

5.6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文

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摘要

涡旋压缩机是近些年发展起来的一种新型压缩机械,它具有能耗小、效率高、运行平稳、结构紧凑等诸多优点。目前在空调、制冷、发动机增压、气体压缩以及增压泵等领域得到广泛应用,有着广阔的应用前景和市场。
  对组合涡旋型线的优化,一直是变截面涡旋压缩机研究的重点之一。然而,目前的研究主要是利用单目标函数对组合涡旋型线进行优化,具有一定的局限性。本文选择三段基圆渐开线为优化对象,首先利用法向等距线法推导出涡旋盘的行程容积,并定义涡旋盘的面积利用系数,采用线性加权法将二者结合,形成最终的目标函数;然后选取遗传算法作为优化方法,应用MATLAB遗传算法工具箱对目标函数进行优化;最后将优化前后的型线进行对比,发现优化后的行程容积同比增长1.81%,面积利用系数同比增长4.68%。同时,为了更好地说明三段基圆渐开线涡旋型线的特性,将其与同底径的等截面涡旋型线、基圆渐开线-高次曲线-圆弧以及基圆渐开线-高次曲线进行对比,对比发现其行程容积和面积利用系数较等截面涡旋型线高27.21%、9.35%,较圆渐开线-高次曲线-圆弧组合型线高22.16%、25.92%,较圆渐开线-高次曲线组合涡旋型线高27.02%、33.90%。
  上述结果表明:对三段基圆渐开线涡旋型线优化可以有效提高涡旋盘的行程容积和面积利用系数,进而提高涡旋压缩机的工作效率和材料使用率,达到节约资源、降低生产成本的目的。

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