基于指尖密封性能優(yōu)化的分層法及蟻群算法研究.pdf

1、指尖密封是近年來發(fā)展起來的一種新型密封技術，國內(nèi)外許多專家學者以針對提高該密封裝置的密封及使用壽命等性能做了大量研究工作。但目前針對指尖密封所做的有關研究都是以某單項指標(如遲滯率或使用壽命)作為設計優(yōu)化目標，而指尖密封使用壽命和遲滯率是一對相互矛盾的目標函數(shù)，所以獲得的結果在理論上并非是“最優(yōu)”的，而且國內(nèi)外針對提高指尖密封性能等方面所進行的許多研究也都只是對指尖密封型線、厚度等一兩個結構參數(shù)進行改進，尚沒有針對指尖密封型線、厚度、擺

2、角、周向尺寸等多個參數(shù)對指尖密封遲滯、使用壽命等性能綜合影響的研究。針對這些情況，本文基于影響指尖密封工作性能和壽命的兩個關鍵因素——遲滯率和指尖靴部接觸壓力，對指尖密封型線、厚度、擺角、周向尺寸等多個參數(shù)進行了結構多目標優(yōu)化設計。 本文首先利用有限元軟件Marc中的參數(shù)化建模功能建立了求解速度快，精度高的指尖密封有限元模型，使優(yōu)化程序能夠快速準確的求解目標函數(shù)值指尖密封接觸壓力及遲滯率。在此基礎上，通過采用改進后的多目標蟻群算

3、法對指尖密封進行結構多目標優(yōu)化，得到了指尖密封接觸壓力和遲滯率的非劣解集。從優(yōu)化所得Pareto 解集中分析得出了許多對提高指尖密封性能有價值的結論，例如在其它尺寸參數(shù)取值相同的情況下，型線形狀上凹的指尖密封性能普遍優(yōu)于型線形狀上凸的指尖密封。最后，本文采用了寬容分層法與單目標蟻群算法相結合的混合優(yōu)化算法對指尖密封進行優(yōu)化，得到了較為理想的結果。相比于多目標蟻群算法，寬容分層法與單目標蟻群算法相結合的混合算法能夠求解滿足某一目標函數(shù)范圍