《表3 蜗壳各板厚设计参数的水平分布》

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《船用离心风机壳体振动噪声优化研究》

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为了提高优化效率，文中采用了试验设计方法（Design of Experiment，DOE）和近似模型（Approximation Models，AM）相结合的方法来搜寻结构设计变量和目标函数之间的确定关系，为后面的优化提供基础数据和模型。蜗壳结构的振动噪声优化涉及多个程序的顺序启动，因此本文将多个不同的计算软件（UG、ANSA、Nastran、LMS）整合到多学科仿真优化平台Isight中，基于多学科多目标优化平台Isight完成风机蜗壳壳体振动噪声的优化过程。图8给出了Isight的集成示意图，从图中可以看出，优化过程主要分为3个步骤：（1）基于DOE创建样本点设计空间（Design space）；此部分耗时最长，也是计算的中心环节。针对本文所研究的船用离心风机蜗壳，以各蜗壳板厚（前板TF、后板TB、侧板TS）为设计变量，每个设计变量给定5个水平，表3给出了各设计变量的水平分布。由于设计变量较少，在三个变量所构建的设计空间中采用全因子法进行样本点的采集，共采集125个样本点。对于每个样本点采用前文的振动噪声单向数值计算方法进行数值计算，获得各变量组合蜗壳结构表面的辐射声功率。（2）基于步骤（1）中完成的样本点通过插值方法（RBF近似模型，对于非线性问题最为有效）获取优化的近似数学函数。图9给出了近似模型的拟合精度，从图中可以看出近似拟合计算值和数值计算值基本重合，蜗壳表面辐射声功率（Kirchhoff SPW）的R2无限接近1，因而所构建的近似模型完全能替代实际的蜗壳表面辐射声功率、模型，用于后面的优化设计工作。（3）基于步骤（2）得到的拟合函数，采用自适应模拟退火算法全局优化（Adaptive Simulated Annealing，ASA）获得优化解，以全局优化解为初值，通过混合整型序列二次规划局部寻优获得最优解。