基于代理模型的盾构推进系统参数优化

发布时间：2024-03-09 03:39

　　盾构机是一种集电气、机械、液压等多学科为一体的工厂化隧道掘进系统,其中液压推进系统担负着顶进任务,保证盾构机沿预定轴线掘进,并完成纠偏和姿态控制。在盾构机的施工过程中需要调整盾构的掘进速度和盾构的掘进姿态,在此过程中调节液压推进系统,系统内压力或流量会产生扰动。过大的扰动会破坏盾构的土压平衡从而引起地表凸起,沉降等事故,护盾也会受到液压缸撑靴的影响而遭到破坏。本文利用CFD数值模拟技术研究盾构机掘进过程中调节液压推进系统所产生的扰动,在此基础上采用代理模型及优化算法对系统参数(阀、管道)进行优化,并分析液压推进机构的动力学特性,得到不同工况下推进机构动平台与静平台之间的动力映射关系。本文的具体研究内容如下:(1)以土压平衡盾构机液压推进系统为研究对象,研究调节液压推进系统所引起的系统扰动。根据6.5米盾构液压推进系统建立系统流域模型,其中包括比例调速阀出口腔体、直动式比例溢流阀、长管道、液压缸无杆腔。网格方案采用混合网格并进行网格无关性验证,采用动网格技术模拟调节液压推进系统所引起的压力、流量变化规律。(2)在分析调节推进系统引起系统压力扰动的基础上,基于代理模型方法和优化算法对液压推...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
2 非定常流场数值模拟
    2.1 计算流体力学
    2.2 CFD模型
        2.2.1 推进系统流域模型
        2.2.2 网格模型
    2.3 用户自定义函数UDF
    2.4 模型求解
        2.4.1 湍流模型
        2.4.2 边界条件
        2.4.3 CFD仿真结果
    2.5 本章小结
3 基于代理模型的参数优化设计
    3.1 确定设计变量
        3.1.1 试验设计方法
        3.1.2 正交试验设计及结果
    3.2 选取样本点
    3.3 构建代理模型
        3.3.1 代理模型技术
        3.3.2 模型评价标准
        3.3.3 精度检验
    3.4 目标优化
        3.4.1 模拟退火算法
        3.4.2 优化结果
        3.4.3 结果验证
    3.5 本章小结
4 盾构电液推进系统
    4.1 引言
    4.2 推进机构
        4.2.1 推进机构运动学分析
        4.2.2 液压推进系统等效机构
        4.2.3 分区的等效模型参数确定
    4.3 推进系统静力分析
    4.4 工况分析
    4.5 本章小结
5 结论与展望
参考文献
附录 A 比例调速阀流量控制UDF程序
附录 B 阀芯运动UDF程序
攻读硕士学位期间发表科研成果情况
致谢



本文编号：3922842