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基于优化变间距法的变截面涡旋型线的节点计算

更新时间:2009-03-28

涡旋压缩机作为一种新型流体机械,具有高效、节能等优点,广泛应用于制冷以及各种需要进行气体压缩的行业[1]。动静涡旋盘作为涡旋压缩机的关键部件,对机器的性能有着显著的影响。因此涡旋盘的型线设计和加工显得尤为重要[2]

对涡旋盘型线的设计目前已有较为丰富的理论成果,王立存等提出了新型变壁厚涡旋型线设计理论,刘涛等[3]提出了基于一次曲率半径函数的始端重构型线的组合涡旋型线。对于涡旋盘加工的研究尚少,王霞琴[4]提出了以双圆弧插补的方法逼近涡旋型线的加工方法。目前一般的数控加工系统中只有直线插补和圆弧插补,因此组合型线涡旋盘的加工只能采取数值逼近的方法。

本文针对以组合型线为基线的涡旋型线采用优化的变间距直线逼近方法来拟合加工点,与传统的等间距法逼近该涡旋型线相比[5],优化的变间距法能有效地减少节点数目,并且保证拟合误差在控制范围之内,编程效率与加工效率得到了有效的提高,满足实际生产的需要。

1 组合型线方程的分析

涡旋盘组合型线的母线由基圆渐开线、高次曲线与圆弧组成。

隧道渗漏产生的原因是多方面的,涉及到防水材料失效、管片制造与拼装工艺、注浆加固不充分、沉降不均匀等诸多因素[3]。其中,联络通道为区间隧道的外挂结构,采用冻结法施工,周边地层冰胀后发生融沉,沉降导致接缝张开,进而造成弹性密封垫防水性能减弱。根据监测可知,管片错台量较大,3#联络通道左线隧道附近错台量达45 mm,严重超出允许错台量(相邻管片径向错台5 mm,相邻环片环面错台6 mm)[4]。JGJT 212—2010《地下工程渗漏治理技术规程》[5]中规定的各渗漏现象处理措施如表1所示。

1)第一段:基圆渐开线部分。

 

传统的等间距法中并没有本文提出的比率函数的计算过程,而是在整个计算过程中基于同一个间距计算节点坐标,因此会造成节点的数目过多。

2)第二段:高次曲线部分。

 

式中:Rg2为展弦,Rg2=-11.821+4.213 2(φ-0.5π)-0.260 4(φ-0.5π)2Rs2为基圆半径,Rs2=32.146 4-11.82 1(φ-0.5π)+2.106 6(φ-0.5π)2-0.086 8(φ-0.5π)3

3)第三段:圆弧部分。

 

母线型线方程建立后,依据法向等距法[6]即可生成涡旋压缩机的型线。母线方程如图1所示。

  

图1 母线方程

2 算法的优化

2.1 传统等间距法

在已知曲线函数方程y=f(x)的前提下,建立原等间距法拟合的数学模型,如图2所示。

  

图2 数学模型

已知函数起点A的坐标为(xAyA),可通过计算得到A点的曲率半径RA

(3)过滤性能:稳定阶段后,PPS无基布滤料相对于PPS含基布滤料排放质量浓度更低,运行压差低于PPS含基布滤料,有利于实现超低排放要求及运行阻力的稳定;

 

(1)

为取得下一节点B的坐标(xB,yB),取一定值Δx,使得xB=xAx,再根据函数表达式y=f(x),即可确定B点的坐标值。计算AB两点之间的直线距离lAB

 

(2)

下一步求解lAB与目标曲线之间的实际误差δ1。由于间距Δx的值很小,可将AB间的目标曲线近似为一段以RA为半径的圆弧。MNlAB的垂直平分线,因此可用线段MN的长度δ2代替实际误差δ1,且δ2>δ1。由图中三角形AMO为直角三角形可知:

星雨回想起他们进到万花谷半年来的点点滴滴,进而想起冷雨飞雪里寻找到万花因通道的不易,觉得又伤感又甜蜜,一边将自己的苦恼和盘托出来,希望得到两位伙伴的开解。李离入谷以来,已经变成了内功机关派,古籍整理派,平日向袁安讨论内功既多,得空就去工部,请教僧一行师父,又跟司徒一一先生的几个入门弟子牛星罗、冉间选等来往密切。星雨与万花诸圣学种花栽草,琴棋书画,他虽然也不无兴趣,总觉得太慢、太迂、太文艺,不如内功修习循序渐进,机甲机关切实痛快。

 

(3)

确定新的节点坐标(xi+1,yi+1)之后,以该点为起点,并将上一间距Δx作为计算下一节点的间距,使每一节点都满足比率函数fi的要求。不断地重复以上计算过程,直至将目标曲线拟合完,得到所求节点的坐标值为止。

 

(4)

靠媒体舆论先行,天天盯着这些不文明现象,固然能解决一些个案,但终究只是头痛医头,脚痛医脚。霸座等违法问题犹如一面面镜子,照出了社会管理的种种缺陷和不足。改变管理执法的粗放和软弱,让相关部门积极履行责任,做好规则的捍卫者,才能对霸座等违法现象釜底抽薪。

设定允许误差δ,若δδ2δ1,说明用AB节点间的直线拟合目标曲线所产生的误差δ2在允许的误差范围之内,则B点为可靠节点。下一步以B点坐标为基础,采取同样的步骤获取下一点的坐标值,并计算误差是否在规定的误差范围内,直至结束。若误差过大,即δ2δ,则减小间距Δx的值,以保证计算误差δ2满足要求。

2.2 优化的变间距法

用计算误差δ2i与允许误差δ作商构造误差比率函数fi

①实施生态工程建设与管理离不开联邦政府的大力支持。针对生态问题范围广、难度大、所需经费多的现实,虽然佛罗里达州政府全力支持水资源管理局为环境修复所做的各项努力,但两者的力量仍远远不够,联邦政府的支持成了解决问题的关键。

 

(5)

其中下标i代表相应节点的序号,如f1代表以起点开始计算第一点节点坐标时所产生的比率,δ21也就相应地代表计算第一个节点时所产生的误差。

选取适当的最低误差比率值,设为f0。为了保证合格节点的计算误差与允许误差相差不至过大,通常将f0取为靠近1的数,一般取f0=0.9。以下根据比率函数fif0的大小,分情况进行讨论。

f0fi≤1时,说明所用间距Δx符合要求,误差δ2i在合理范围之内,计算所得的节点(xi,yi)是可靠的。

fi<f0时,说明误差δ2i过于接近允许误差,为减少节点的数目,需适当增大间距Δx的值,令:

Δxx·ε

业主方对于工程建设中的管理中占有一定的地位,根据笔者的调查发现,工程的建设主要是在行政主管部门进行决策的以及负责的,而在相关的施工单位中,有很大的一部分是不按照相关的规定进行施工的。比如在施工的过程中不按照规定的程序进行,或者在招标以及投标上没有按照一定的制度进行,同时根据笔者的调查发现,我国的大多数业主方严重的忽视工程建设中的相关合同以及工程上的监管,虽然降低了一定的管理陈本,但是大大增加了管理的难以开展。甚至在笔者的调查中还发现有些业主认为一些工程之间没有一定的管理上的关系,认为工程坏了可以在修,这样从最基本的思想理论上就存在着很大的问题,这些问题严重的影响到工程施工的开展。

(6)

式中:ε为伸长系数,通常为大于1的数,一般在1.2~1.5之间。重新计算误差δ2i和比率函数fi,直至满足f0fi≤1。

fi>1时,说明此时计算误差δ2i超过了允许的范围,适当减小间距Δx的值,令:

Δxx·λ

(7)

式中:λ为缩短系数,通常为小于1的数,一般在0.6~0.9之间。重新计算误差δ2i和比率函数fi,直至满足f0fi≤1。

由式(3)推导得:

同样是赞美青春少女,《阳光下的少女》刻画的则是谢洛夫居住于多莫特坎诺沃的表妹玛丽娅·西蒙诺维奇(Maria Simonovich)。树荫下,阳光透过枝叶的缝隙洒在姑娘身上。画家在此利用光色的瞬间变化塑造人物的手法更具印象派的特点。投射在少女白色上衣上的阳光,使一件单纯的衣服和白皙的面孔变得多彩斑斓,形成一曲色彩的“和声”和一首阳光的“赞诗”。少女平静如水,人物与太阳、空气和环境的融合自然静谧。如果说谢洛夫的《少女和桃子》是在借助构图技巧达到一种动态的平衡,那么此画则完全相反。在此,画家是将前景中的静止人物与背景进行对比,创造出一种空间“击破”的印象。

4)病虫防治。清除梨园枯枝落叶,剪除病虫枝,刮除老翘皮,并将其集中烧毁或深埋;入冬前,用谷草做1~2个小草把,诱引害虫在草把上越冬。开春时将草把集中烧毁。落叶后至发芽前,梨园喷2~3波美度石硫合剂1~2次,药渣可用于刷白树干。

3 优化的变间距法拟合涡旋型线

3.1 利用MATLAB软件辅助计算

涡旋型线方程是角度的参数函数,在已知起点坐标的情况下,首先要做的是用MATLAB软件[6]计算起点坐标下对应的角度,获取角度后,运用MATLAB的求导函数diff按式(1)计算曲率半径。设初始间距Δx=0.02,计算下一节点的坐标;按照式(2)计算步长l

δ=0.001,缩短系数λ=0.618,伸长系数ε=1.5。在MATLAB的编译环境[7]下,采用优化的变间距法,按照图3所示的流程进行编程。

在所有离散点的坐标计算出来后,将节点坐标导入Excel中,节点散点图如图4所示。

3.2 新旧方法的比较

式中:φ为渐开线角度。

设定同一允许误差δ=0.001,用等间距法和优化的变间距法分别逼近该涡旋型线。如图4所示,由于节点比较密集,整体不好比较,故采用该涡旋型线内圈圆渐开线的初始部分进行比较。为方便比较统一精确到小数点后三位,其初始点坐标为 (3.077,6.625),截取段终点坐标为 (4.477,6.790),切向角范围为(0.75π,1.05π),两种方法的初始间距同设为Δx=0.02,其对应的节点坐标和间距见表1和表2。

生物化学是护理专业的一门重要专业基础课,但难教难学是一直困扰着生物化学教学的难题。多年来,众多同仁也是不断思索探讨,不断学习新的理念,不断尝试改进教学手段和方法。时代在进步,技术手段不断发展,学生群体不断变化,既不放弃传统,也要与时俱进,才有可能达到教与学的效果最大化。

  

图3 流程图

  

图4 节点散点图

采用优化的变间距法拟合所产生的间距是大于等间距法的。针对这一小段曲线,采用等间距法进行拟合需要30个节点,而采用优化的变间距法只需要20个节点即可。其节点坐标对比图如图5和图6所示。

 

1 优化的变间距法的节点和间距

  

编号x坐标值y坐标值Δx变间距13.0776.2560.02023.0566.2720.02033.0376.2960.03043.0076.3330.03062.9776.3520.02872.9496.3750.04282.9076.4300.04292.8656.4660.026102.8396.4840.039112.8006.5200.039122.7616.5550.024132.7376.5730.036142.7016.6090.036152.6656.6400.036162.6296.6740.033172.5966.6910.033182.5636.7260.049192.5146.7560.020202.4946.7900.030

 

2 等间距节点坐标

  

编号x坐标值y坐标值编号x坐标值y坐标值13.0766.256162.7766.53723.0566.272172.7566.55533.0366.296182.7366.57343.0166.314192.7166.59052.9966.333202.6966.60862.9766.351212.6766.62672.9566.374222.6566.63982.9366.392232.6366.65692.9166.411242.6166.674102.8966.429252.5966.691112.8766.447262.5766.709122.8566.465272.5566.726132.8366.483282.5366.739142.8166.501292.5166.756152.7966.519302.4966.773

由于涡旋型线的曲率半径在逐渐增大,采用优化的变间距法所得拟合点之间的间距也会随之增大[8]。用等间距法拟合整段涡旋型线会产生21 467个节点,而采用优化的等间距法会产生14 354个节点,减少近1/3。

  

图5 等间距法节点

  

图6 变间距法间距节点

4 结束语

采用变间距法拟合涡旋型线,不但计算数学模型简单,而且在拟合的过程中能使节点的数目尽可能地减少,节点数目的减少会使得加工工序减少,从而提高数控机床的加工效率。可见,变间距法是一种比较好的拟合方法,具有一定的实用价值。

参考文献

[1] 程哲铭,欧阳新萍,雷蓉.涡旋式压缩机涡旋型线的研究综述与前景[J].流体机械,2015(1):51-56.

[2] 孙永吉,刘涛.基于AdvantEdge的高速铣削合金铸铁涡旋盘的机理分析[J].制造技术与机床,2016(9):120-125.

新制度经济学代表人物奥利弗·威廉姆森认为:“对经济活动和社会活动最根本的影响因素,不是价格,也不是技术,而是制度。”[19]对自媒体舆论监督权规约效能的规制同样如此,无论是对个案的随机纠正抑或是“运动式”的阶段性调控,均非治本之策,唯有施以制度化手段方可实现对自媒体舆论监督权运行限度的科学匡定。相关制度设计的远景目标自然是制定专项的《舆论监督法》。但在立法创设前的这段真空期内,建议最高人民法院以出台专门司法解释的方式,对自媒体舆论监督权介入的案件类型、时间区间等要素规范予以整合,从而“变以往的弹性调控为立法上的刚性约束”[20]。

[3] 刘涛,邬再新,芮执元. 一次曲率半径函数涡旋重构型线动力学特性[J]. 农业机械学报,2011(3):213-218.

[4] 王霞琴. 新型涡旋压缩机涡旋盘的数控加工[D].兰州:兰州理工大学,2014.

[5] 倪春杰,姚振强,张立文. 用等间距法直线逼近非圆曲线[J]. 机械设计与研究,2010(5):17-19.

[6] 刘涛,邬再新,刘振全. 法向等距线法生成涡旋压缩机型线的研究[J]. 机械工程学报,2004(6):55-58.

[7] 刘慧颖. MATLAB R2007基础教程[M]. 北京:清华大学出版社, 2008.

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[8] 朱虹. 基于等误差直线拟合优化算法的非圆曲线加工技术研究[J]. 制造业自动化,2013(2):75-77,82.

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刘涛,张强
《机械设计与制造工程》2018年第04期文献

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