基于联合仿真的配流盘智能优化设计方法及工业互联网云平台技术

本发明专利技术公开一种基于联合仿真的配流盘智能优化设计方法及工业互联网云平台，该方法分析柱塞泵工况特性，确定配流盘的设计优化参数、约束范围以及设计优化目标，将上述优化问题作为参数优化算法的输入，然后通过仿真软件，对柱塞泵的液压系统、多体动力学、流场三方面进行耦合仿真分析；提取相应的优化设计目标对应的仿真结果，将根据本次迭代的阻尼槽结构参数进行联合仿真计算得出的优化目标当前值作为计算结果；返回步骤二中的单目标或多目标参数优化算法；判断是否达到优化算法的收敛条件；若达到，则结束迭代，得到优化后的配流盘结构参数；若未达到，则重新定义优化算法的参数，重复步骤三～六。本发明专利技术能够提高优化设计的效率与优化效果。率与优化效果。率与优化效果。

【技术实现步骤摘要】
基于联合仿真的配流盘智能优化设计方法及工业互联网云平台


[0001]本专利技术涉及柱塞泵优化设计领域，具体涉及一种基于联合仿真的配流盘智能优化设计方法及工业互联网云平台。

技术介绍

[0002]轴向柱塞泵是液压系统中主要的动力源之一，由于其体积小、变量方式多、寿命长等优点，在工程机械、交通运输、地下掘进装备、航空航天等领域得到了广泛的应用。轴向柱塞泵由配流盘和缸体形成的配流副是实现柱塞泵吸排油功能的关键，配流盘的结构不仅影响配流过程中泵的液压冲击和噪音，还影响泵的流量压力脉动。针对配流盘关键结构的优化设计，通常每次仅针对单一结构变量进行分析，没有同时综合考虑多结构变量的影响，且分析过程中需手动多次改变结构变量，导致优化分析过程效率低下且考虑不全。

技术实现思路

[0003]为提高目前针对配流盘结构优化设计时的优化分析过程效率以及优化效果，本专利技术提出一种基于联合仿真的配流盘智能优化设计方法及工业互联网云平台，能够通过优化算法自适应的迭代寻优，根据设定的优化目标，得出最优的配流盘结构参数，有效地提升了对配流盘结构优化设计的效率以及优化效果。其具体的技术方案如下：
[0004]一种基于联合仿真的配流盘智能优化设计方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一：根据配流盘优化设计的要求，进行配流盘参数优化问题定义；
[0006]步骤二：根据待优化的配流盘结构参数以及优化目标的个数，选择对应的单目标或多目标参数优化算法，进行参数优化迭代；每次迭代，给出本次迭代的配流盘结构参数；
[0007]步骤三：根据步骤二给出的每次迭代的配流盘结构参数，进行仿真前处理，包括配流盘阻尼槽的参数化建模、配流盘过流面积曲线提取、柱塞泵流场域提取以及网格划分；
[0008]步骤四：通过仿真软件，对柱塞泵的液压系统、多体动力学、流场三方面进行耦合仿真分析；
[0009]步骤五：提取相应的优化设计目标对应的仿真结果；
[0010]步骤六：将根据本次迭代的阻尼槽结构参数进行联合仿真计算得出的优化目标当前值作为计算结果；返回步骤二中的单目标或多目标参数优化算法；
[0011]步骤七：判断是否达到优化算法的收敛条件；若达到，则结束迭代，得到优化后的配流盘结构参数；若未达到，则重新定义优化算法的参数，重复步骤三～六。
[0012]进一步地，所述步骤一中配流盘参数优化问题定义，具体包括：
[0013]针对配流盘结构和柱塞泵噪声源进行分析，得出配流盘的优化参数，优化参数与配流盘的关键结构参数相关；
[0014]从柱塞泵减振降噪的目的出发，设定优化目标，所述优化目标与包括柱塞泵噪声、流量脉动在内的柱塞泵的关键衡量指标相关；
[0015]根据柱塞泵正常工作的条件进行约束范围的设定，所述约束范围与柱塞泵设计标准相关。
[0016]进一步地，所述配流盘参数优化问题包括优化目标和约束条件，所述优化目标包括进口流量脉动幅值最小、出口流量脉动最小、进口压力脉动幅值最小、出口压力脉动最小、柱塞腔压力超调量最小；所述约束条件包括柱塞腔压力最小值大于某一阈值，柱塞腔压力超调量小于某一阈值。
[0017]进一步地，所述步骤三中，配流盘过流面积曲线提取采用过流面积扫描识别算法。
[0018]进一步地，对柱塞泵的液压系统进行仿真，具体为对柱塞泵的流体传动系统进行建模，包括流量模型、配流模型、机械传动模型。
[0019]进一步地，对柱塞泵进行多体动力学仿真分析，具体包括对柱塞泵进行动力学和力学分析，针对柱塞泵包括滑靴、柱塞、斜盘、主轴、缸体在内的关键部件进行仿真建模，设置运动体，添加运动副、约束以及驱动，得到整泵的多体动力学模型。
[0020]进一步地，建立柱塞泵的流场分析模型，读取网格模型，并进行相应的流态、边界条件设定，在对应的柱塞腔添加监测点，完成流场仿真模型的设定。
[0021]一种用于实现配流盘智能优化设计方法的工业互联网云平台，包括：
[0022]参数优化问题定义模块，用于设定需要优化的配流盘结构参数，以及所述结构参数的初始值、寻优范围；用于设定与柱塞泵噪声相关的配流盘优化目标，以及在寻优过程中柱塞泵的关键约束条件；
[0023]优化迭代模块，该模块内置单目标和多目标优化算法，用于接收所述参数优化问题定义模块设定的数据，并根据用户选择的优化算法，进行寻优，且在每次迭代后都输出本次迭代得到的配流盘结构参数；
[0024]仿真前处理模块，用于完成所有的仿真前处理工作，包括配流盘参数化建模单元、过流面积识别单元、柱塞泵流场域提取单元、柱塞泵流场域网格划分单元；其中，所述配流盘参数化建模单元用于根据优化算法选择模块输出的本次迭代得到的配流盘结构参数进行建模，得到本次迭代的配流盘模型；所述过流面积识别单元用于根据所述配流盘模型扫描出配流盘在配流过程中的过流面积曲线；所述柱塞泵流场域提取单元用于根据配流盘模型和柱塞泵整体模型，提取出柱塞泵的流场域；所述柱塞泵流场域网格划分单元用于对柱塞泵的流场域进行网格划分；
[0025]联合仿真模块，用于通过柱塞泵液压系统仿真接口、柱塞泵多体动力学仿真接口、柱塞泵流场仿真接口实现与外部的仿真服务器上的仿真软件实现数据交互，实现对柱塞泵的液压系统、多体动力学、流场三方面进行耦合仿真；
[0026]仿真后处理模块，用于读取联合仿真的结果，按照设定的优化目标对结果进行后处理，得到对应本次迭代的目标值，并传递给优化迭代模块，由优化算法判断是否需要继续迭代还是达到收敛条件停止计算。
[0027]本专利技术的有益效果如下：
[0028](1)本专利技术提出的配流盘智能优化设计方法，实现联合仿真的时序数据交互，完成了基于柱塞泵的液压系统、多体动力学、流场分析等多领域的联合仿真，使得仿真结果更加准确；
[0029](2)本专利技术提出的配流盘智能优化设计方法基于优化算法，给定优化参数、约束范
围和优化目标后，能够实现的仿真流程自动化以及联合仿真完成总体的配流盘关键设计参数的自适应寻优，提高了配流盘优化设计的效率；且能综合考虑配流盘的多个关键设计参数，使得优化设计考虑的更全面、准确；
[0030](3)本专利技术提出的配流盘智能优化设计方法基于工业互联网云平台实现，在云平台上进行各阶段数据的交互，借助云平台的资源优势能够实现仿真计算时的算力资源调配，使得联合仿真、优化设计用时更少、效率更高。
附图说明
[0031]图1为配流盘智能优化设计流程图。
[0032]图2为工业互联网云平台的示意图。
[0033]图3为配流盘上三角阻尼槽的结构图。
具体实施方式
[0034]下面根据附图和优选实施例详细描述本专利技术，本专利技术的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0035]如图1所示，本专利技术的基于联合仿真的配流盘智能优化设计方法，包括以下步骤：
[0036]步骤一：根据配流盘优化设计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于联合仿真的配流盘智能优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：根据配流盘优化设计的要求，进行配流盘参数优化问题定义；步骤二：根据待优化的配流盘结构参数以及优化目标的个数，选择对应的单目标或多目标参数优化算法，进行参数优化迭代；每次迭代，给出本次迭代的配流盘结构参数；步骤三：根据步骤二给出的每次迭代的配流盘结构参数，进行仿真前处理，包括配流盘阻尼槽的参数化建模、配流盘过流面积曲线提取、柱塞泵流场域提取以及网格划分；步骤四：通过仿真软件，对柱塞泵的液压系统、多体动力学、流场三方面进行耦合仿真分析；步骤五：提取相应的优化设计目标对应的仿真结果；步骤六：将根据本次迭代的阻尼槽结构参数进行联合仿真计算得出的优化目标当前值作为计算结果；返回步骤二中的单目标或多目标参数优化算法；步骤七：判断是否达到优化算法的收敛条件；若达到，则结束迭代，得到优化后的配流盘结构参数；若未达到，则重新定义优化算法的参数，重复步骤三～六。2.根据权利要求1所述的基于联合仿真的配流盘智能优化设计方法，其特征在于，所述步骤一中配流盘参数优化问题定义，具体包括：针对配流盘结构和柱塞泵噪声源进行分析，得出配流盘的优化参数，优化参数与配流盘的关键结构参数相关；从柱塞泵减振降噪的目的出发，设定优化目标，所述优化目标与包括柱塞泵噪声、流量脉动在内的柱塞泵的关键衡量指标相关；根据柱塞泵正常工作的条件进行约束范围的设定，所述约束范围与柱塞泵设计标准相关。3.根据权利要求1所述的基于联合仿真的配流盘智能优化设计方法，其特征在于，所述配流盘参数优化问题包括优化目标和约束条件，所述优化目标包括进口流量脉动幅值最小、出口流量脉动最小、进口压力脉动幅值最小、出口压力脉动最小、柱塞腔压力超调量最小；所述约束条件包括柱塞腔压力最小值大于某一阈值，柱塞腔压力超调量小于某一阈值。4.根据权利要求1所述的基于联合仿真的配流盘智能优化设计方法，其特征在于，所述步骤三中，配流盘过流面积曲线提取采用过流面积扫描识别算法。5.根据权利要求1所述的基于联合仿真的配流盘智能优化设计方法，其特征在于，对柱塞泵的液压系统进行仿真，具体为对柱塞泵的流体传动系统进行建模，包括流量模型、...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢海波，戴海曙，洪昊岑，杨华勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：