一种液力变矩器导轮的优化设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108520160A(43)申请公布日2018.09.11(21)申请号201810408616.0(22)申请日2018.05.02(71)申请人湘潭大学地址411201湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘(72)发明人刘金刚郑剑云李泉林慧明付兵(74)专利代理机构湘潭市汇智专利事务所(普通合伙)43108代理人颜昌伟(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种液力变矩器导轮的优化设计方法(57)摘要本发明公开了一种液力变矩器导轮的优化设计方法，其具体步骤如下：A)设计导轮循环圆，然后结合湍流方程、连续性方程和动量守恒定律建立液力变矩器的流道模型,并对流道模型划分网格得到网格模型，选取确定优化修形参数；B)基于混沌算法优化导轮修形参数，优化包括惩罚项的定义、优化目标函数的确定和混沌变量的构建；C)基于CFD仿真并进行分析，得到液力变矩器优化模型。本发明能够缩短液力变矩器导轮的研发周期，降低液力变矩器导轮的制造、生产成本；本发明还可缩小液力变矩器尺寸，应用在一种混动燃油两用高效低噪声汽车自动变速器装置上，具有很大的市场潜在价值。CN108520160ACN108520160A权利要求书1/2页1.一种液力变矩器导轮的优化设计方法，其具体步骤如下：A)设计导轮循环圆，然后结合湍流方程、连续性方程和动量守恒定律建立液力变矩器的流道模型,并对流道模型划分网格得到网格模型，选取优化修形参数；B)采用混沌算法优化导轮修形参数，优化步骤包括惩罚项的定义、优化目标函数的确定和混沌变量的构建；C)基于CFD仿真并进行分析，得到液力变矩器优化模型。2.根据权利要求1所述的液力变矩器导轮的优化设计方法，步骤A)中选取导轮叶片进口角为优化修形参数。3.根据权利要求1所述的液力变矩器导轮的优化设计方法，所述步骤B)中的惩罚项是为了实现对优化修形参数的约束，其定义公式如下：式中：j＝1,2…,4；k为导轮叶片进口角修形次数，函数u为导轮叶片进口角，△u为导轮叶片进口角修形量，umin和umax分别为导轮叶片进口角的最小约束值和最大约束值。4.根据权利要求3所述的液力变矩器导轮的优化设计方法，步骤B)中的优化目标函数的公式如下：式中：Id(k)为目标导轮叶片进口角组成的矩阵，Ip(k)为导轮叶片进口角预测值组成的矩阵，Δu(k)为导轮叶片进口角修形量组成的矩阵，Q、R分别为误差权系数矩阵和控制权系数矩阵；σ1和σ2为惩罚因子，取正值，h1(Δu)和h2(Δu)为惩罚项，min(0,h1(Δu))为取小值函数，用于选取0和h1(Δu)中较小的数值；max(0,h2(Δu))为取大值函数，用于取0和h2(Δu)中较大的值。5.根据权利要求4所述的液力变矩器导轮的优化设计方法，步骤B)中的混沌变量采用Logistic映射构建，其公式如下：wn+1＝μwn(1-wn),式中：wn∈(0,1)，μ是控制参数，n为混沌变量在(0,1)范围内遍历次数。6.根据权利要求5所述的液力变矩器导轮的优化设计方法，步骤C)的具体操作步骤如下：a)在(0,1)区间上随机取4个具有微小差异的初值，分别代入混沌变量的计算公式中，则可得到4个混沌变量w1n、w2n、w3n、w4n；b)通过以下公式将混沌变量wjn(j＝1,2,3,4)的变化范围分别调整到待优化修形参数的取值范围：Δun(k+j-1)＝Δumin+xjn(Δumax-Δumin)；2CN108520160A权利要求书2/2页式中：Δumin为导轮叶片进口角修形量最小约束值，Δumax为导轮叶片进口角修形量最大约束值，函数un为混沌变量遍历n次时的导轮叶片进口角预测值，xjn为混沌变量遍历n次时的极值差权系数,Δun是为遍历n次时的导轮叶片进口角修形量预测值为遍历n次时的导轮叶片进口角预测值，un是为遍历n次时的导轮叶片进口角预测值；**c)通过目标函数公式计算每组Δun(k+j-1)对应的性能指标J,如果J≤J，则令J＝J，同时令Δu*(k+j-1)＝Δu(k+j-1)；否则保持不变；其中，J*为当前最优解的目标函数值，Δu*(k+j-1)为当前导轮叶片进口角最佳修形量；d)如果经过步骤c)得到的若步干搜索,J*都保持不变，则按下面公式：Δu(k+j-1)＝Δ*u(k+j-1)+ηjxj进行第2次载波；否则返回步骤c)；式中：ηj为调节参数，xj为第j个混沌变量的极值差权系数；**e)通过目标函数公式计算Δun(k+j-1)所对应的性能指标J，如果J≤J，则令J＝J，同时令Δu*(k+j-1)＝Δu(k+j-1)；否则保持不变；f)如果经过步骤e)的若干步搜索,J*都保持不变则终止搜索，此时