一种主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法
专利汇可以提供一种主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于 水 泵 技术领域，提供了一种主动减振的船用 离心泵 浮筏系统多工况数值优化方法。本发明的过程为：试验测量船用离心泵浮筏系统的振动性能；基于模态响应对船用离心泵浮筏系统的振动性能进行数值计算，分析振动速度水平的计算值与试验值之间的误差；基于DOE方法建立船用离心泵浮筏系统数值优化的样本库；采用全局优化 算法 对构建的近似模型进行优化，得出船用离心泵浮筏系统主要设计参数的最优组合。本发明可以较为准确地得到多个工况下加权振动速度水平最小的船用离心泵浮筏系统主要设计参数的最优组合。，下面是一种主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法专利的具体信息内容。
1.一种主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：进行试验测量船用离心泵浮筏系统的振动性能，得到多工况下浮筏连接板和浮筏底座上的多个测点处的振动速度水平的试验值；
步骤二：基于模态响应对流体激励动载荷下船用离心泵浮筏系统的振动进行计算，得到多工况下浮筏连接板和浮筏底座上的多个测点处的振动速度水平的计算值；
步骤三：利用Levene方差齐性检验评价准则分析计算值与试验值之间的相对误差，将得到的Levene检验统计方差W与检验精度ε1进行比较，若Levene检验统计方差W大于检验精度ε1，则返回步骤二，并改变插值搜索算法的权指数，直至计算值与试验值之间的差值不大于ε1；
步骤四：基于DOE(Design of Experiments)方法建立船用离心泵浮筏系统数值优化的样本库；
步骤五：采用响应面模型或Kriging模型，构建船用离心泵浮筏系统主要设计参数与加权振动速度水平 之间的近似模型，并基于修正的方均根误差％RMSE和修正的复相关系数
2
Ra计算所述近似模型的预测精度，若所述近似模型的预测精度不满足精度准则，则增加样本，重新构建近似模型并计算近似模型的预测精度，直到近似模型的预测精度满足精度准则；
步骤六：采用全局优化算法对步骤五得到的近似模型进行全局优化，得出船用离心泵浮筏系统主要设计参数的最优组合。
2.根据权利要求1所述的主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法，其特征在于，所述步骤二的具体步骤如下：
(A)建立离心泵和浮筏系统的有限元模型，提取流体表面压力分布的时域信息，采用插值搜索算法，将压力分布数据映射到船用离心泵浮筏系统结构体上，作为浮筏系统振动计算的激励源条件；
(B)根据步骤一中船用离心泵浮筏系统试验的情况，定义浮筏底座螺栓区域为全约束，并根据结构动力学分析方程，基于模态响应对流体激励动载荷下船用离心泵浮筏系统振动响应进行计算，得到多工况下浮筏连接板和浮筏底座上的多个测点处的振动速度水平的计算值。
3.根据权利要求1所述的主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法，其特征在于，所述的Levene方差齐性检验评价准则的计算公式如下：
式中，N为分析频段内特征频率个数，vpe为第p个特征频率上振动速度水平的试验值，vps为第p个特征频率上振动速度水平的计算值。
4.根据权利要求1所述的主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法，其特征在于，0.005≤ε1≤0.02。
5.根据权利要求1所述的主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法，其特征在于，所述步骤四基于DOE方法建立船用离心泵浮筏系统数值优化的样本库的具体步骤如下：
(A)确定影响船用离心泵浮筏系统振动性能的主要设计参数为加强筋高度、加强筋厚度和加强筋个数；
(B)采用DOE(Design of Experiments)方法，构建船用离心泵浮筏系统数值优化的n组实验方案，所述DOE方法为均匀设计方法或正交试验设计方法或拉丁方设计方法；
(C)采用LMS Virtual.lab对n组实验方案的船用离心泵浮筏系统进行振动数值计算，得到浮筏连接板和浮筏底座上的多个测点处的振动速度水平的结果；
(D)根据步骤(C)得到的结果，建立包含船用离心泵浮筏系统主要设计参数与加权振动速度水平 之间的样本库，其中n-nt组样本用于构建近似模型，nt组样本用于预测近似模型的精度。
6.根据权利要求1所述的主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法，其特征在于，所述的加权振动速度水平的 计算公式如下：
式中，M为测点数，αs为第s个测点处的权重因子，Lsv为第s个测点处振动速度水平， 为第j个工况的表征振动速度水平，K为工况数，βj为采用超传递近似法确定的第j个工况的权重因子。
7.根据权利要求1所述的主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法，其特
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征在于，所述的近似模型的修正的方均根误差％RMSE和修正的复相关系数Ra的计算公式如下：
其中：
式中：nrc为近似模型项数，t为取值范围为[1,ns]的变量，ns为评估测试点数，yt为准确值，yt(p)为预测值。
8.根据权利要求1所述的主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法，其特征在于，所述的精度准则为RMSE<0.15、Ra2>0.99。
9.根据权利要求1所述的主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法，其特征在于，步骤六采用全局优化算法对构建的近似模型进行优化，得出船用离心泵浮筏系统主要设计参数的最优组合的具体步骤如下：
(A)以多工况下船用离心泵浮筏系统的加权振动速度水平 最小为目标函数，采用自适应模拟退火算法或自适应遗传算法或蚁群算法对构建的近似模型进行优化；
(B)若步骤(A)的优化结果不满足收敛准则，则把优化结果保存到样本库，返回步骤五，直至优化结果满足收敛准则为止，如步骤(A)的优化结果满足收敛准则，则进行步骤(C)；
(C)根据步骤(A)得到的优化结果对浮筏系统加权振动速度水平进行数值验证，若加权振动速度水平不是最小值，则将结果补充到样本库中，返回步骤五，直至骤(A)得到的优化结果使得加权振动速度水平为最小值为止，得到最优组合。
10.根据权利要求9所述的主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法，其特征在于，所述的收敛准则的计算公式如下：
式中：EIi(X)为EI函数的当前第i次优化值，yi-1，max(X)为评估函数y(X)前i-1次优化中的最大预测值，ε2＝1；
所述的EI函数的计算公式如下：
式中：Φ为标准正态分布函数，Ψ为标准正态分布概率密度函数，fmin为所有样本中最小的目标函数值，和 分别为变量处近似模型的预测值和预测标准差；
所述的评估函数y(X)的计算公式如下：
y(X)＝f(X)+P(X)
其中，f(X)为步骤五得到的近似模型，P(X)为罚函数；
式中，α为调节惩罚严厉性的参数；gi(X)≤bi为第i个约束条件，Δbi(X)是个体X违反第i个约束gi(X)≤bi的违反量；Δθi是第i个约束的近可行阈值，根据具体问题确定合适的Δθi； 为自适应项，其中 是已获得的未受惩罚的最好解的目标函数， 是已经找到的最好可行解的目标函数值。
一种主动减振的船用离心泵浮筏系统多工况数值优化方法
技术领域
背景技术
发明内容
系数Ra 计算所述近似模型的预测精度，若所述近似模型的预测精度不满足精度准则，则增加样本，重新构建近似模型并计算近似模型的预测精度，直到近似模型的预测精度满足精度准则；
具体实施方式
0.243mm·s-1，Lv22＝0.239mm·s-1，Lv23＝0.211mm·s-1，Lv24＝0.223mm·s-1；Lv31＝
0.281mm·s-1，Lv32＝0.272mm·s-1，Lv33＝0.253mm·s-1，Lv34＝0.258mm·s-1。
0.247mm·s-1，Lv22＝0.241mm·s-1，Lv23＝0.223mm·s-1，Lv24＝0.230mm·s-1；Lv31＝
0.303mm·s-1，Lv32＝0.295mm·s-1，Lv33＝0.261mm·s-1，Lv34＝0.275mm·s-1。
H2(mm) 430 410 370 350 390 440 420 380 360
d(mm) 7 11 3 10 8 6 12 4 9
Z 8 5 14 12 9 11 13 6 7
正的复相关系数Ra计算近似模型的预测精度。
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