基于Kriging近似模型的GCHE曲軸穩(wěn)健性設計

基于Kriging近似模型的GCHE曲軸穩(wěn)健性設計基于Kriging近似模型的GCHE曲軸穩(wěn)健性設計摘要：GCHE（GasolineCompressionHeatEngine）是一種新型的熱機，其中曲軸是極其關鍵的部件之一。為了確保曲軸的穩(wěn)健性設計，本文提出了基于Kriging近似模型的方法。通過建立曲軸設計問題的Kriging近似模型，并結合靈敏度分析和優(yōu)化算法，得到穩(wěn)健性設計的最優(yōu)解。通過仿真實驗驗證了該方法的有效性。研究結果表明，基于Kriging近似模型的GCHE曲軸穩(wěn)健性設計在考慮不確定性的情況下可以得到較好的設計結果。關鍵詞：GCHE，曲軸，穩(wěn)健性設計，Kriging近似模型，靈敏度分析，優(yōu)化算法一、引言GCHE作為新型的熱機，具有高效、環(huán)保、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，因此受到了廣泛的關注。在GCHE中，曲軸作為熱機的核心部件之一，其設計對熱機的性能和穩(wěn)定性有著重要影響。然而，由于曲軸的工作環(huán)境復雜，存在著許多不確定性因素，如燃燒過程中的溫度和壓力變化、曲軸材料的疲勞壽命等，這些因素給曲軸的設計帶來了難度和挑戰(zhàn)。為了確保曲軸的穩(wěn)健性設計，傳統(tǒng)的設計方法往往忽略了這些不確定性因素，導致設計結果在實際應用中存在著一定的風險。因此，本文提出了基于Kriging近似模型的方法，通過將曲軸設計問題轉(zhuǎn)化為一個優(yōu)化問題，并結合靈敏度分析和優(yōu)化算法，得到曲軸穩(wěn)健性設計的最優(yōu)解。二、Kriging近似模型Kriging是一種插值和擬合技術，常用于建立輸入輸出之間的非線性關系模型。Kriging模型通過擬合已有的樣本點數(shù)據(jù)，利用高斯過程對未知區(qū)域進行估計。在曲軸設計中，Kriging模型可以用來建立曲軸的設計變量和設計目標之間的關系，從而得到曲軸的近似模型。三、曲軸設計的優(yōu)化算法為了得到曲軸設計的最優(yōu)解，本文采用了基于Kriging模型的優(yōu)化算法。該算法將曲軸設計問題轉(zhuǎn)化為一個多目標優(yōu)化問題，通過最小化目標函數(shù)和約束函數(shù)的值來求解最優(yōu)解。具體的求解步驟如下：（1）定義曲軸的設計變量和設計目標；（2）通過采樣和擬合得到Kriging近似模型；（3）進行靈敏度分析，得到設計變量對設計目標的影響程度；（4）根據(jù)靈敏度分析結果，選擇合適的優(yōu)化算法，并進行參數(shù)優(yōu)化；（5）重復步驟（2）～（4），直到收斂。四、仿真實驗與結果分析為了驗證基于Kriging近似模型的GCHE曲軸穩(wěn)健性設計方法的有效性，本文進行了一系列的仿真實驗。將該方法與傳統(tǒng)的曲軸設計方法進行比較，分析其在穩(wěn)健性設計上的差異。實驗結果表明，基于Kriging近似模型的GCHE曲軸穩(wěn)健性設計方法在考慮不確定性的情況下可以得到較好的設計結果。與傳統(tǒng)方法相比，該方法在減小不確定性對曲軸性能影響的同時，降低了設計成本和風險。五、結論本文提出了基于Kriging近似模型的GCHE曲軸穩(wěn)健性設計方法，通過建立曲軸設計問題的Kriging近似模型，并結合靈敏度分析和優(yōu)化算法，得到曲軸穩(wěn)健性設計的最優(yōu)解。仿真實驗結果表明，該方法在GCHE曲軸穩(wěn)健性設計中具有較好的效果。通過對不確定性因素的考慮，可以減小設計風險，提高曲軸的性能和穩(wěn)定性。該方法具有很大的潛力和推廣價值，在實際應用中具有較大的意義。參考文獻：[1]M.Wang.RobustDesignOptimizationBasedonKrigingModelsforVehicleCrashworthinessunderUncertainty.EngineeringOptimization,Vol.48,No.3,pp.423–439,2016.[2]B.Zhang,X.Li,M.H.Li,L.N.Zhou.ASequentialOptimizationMethodBasedonKrigingMetamodelforCrashworthinessDesi