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(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型密封技術(shù)，國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家學(xué)者以針對(duì)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(duì)指尖密封所做的有關(guān)研究都是以某單項(xiàng)指標(biāo)(如遲滯率或使用壽命)作為設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)，而指尖密封使用壽命和遲滯率是一對(duì)相互矛盾的目標(biāo)函數(shù)，所以獲得的結(jié)果在理論上并非是“最優(yōu)”的，而且國(guó)內(nèi)外針對(duì)提高指尖密封性能等方面所進(jìn)行的許多研究也都只是對(duì)指尖密封型線(xiàn)、厚度等一兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，尚沒(méi)有針對(duì)指尖密封型線(xiàn)、厚度、擺

2、角、周向尺寸等多個(gè)參數(shù)對(duì)指尖密封遲滯、使用壽命等性能綜合影響的研究。針對(duì)這些情況，本文基于影響指尖密封工作性能和壽命的兩個(gè)關(guān)鍵因素——遲滯率和指尖靴部接觸壓力，對(duì)指尖密封型線(xiàn)、厚度、擺角、周向尺寸等多個(gè)參數(shù)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。 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(zhǔn)確的求解目標(biāo)函數(shù)值指尖密封接觸壓力及遲滯率。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)采用改進(jìn)后的多目標(biāo)蟻群算

3、法對(duì)指尖密封進(jìn)行結(jié)構(gòu)多目標(biāo)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(duì)提高指尖密封性能有價(jià)值的結(jié)論，例如在其它尺寸參數(shù)取值相同的情況下，型線(xiàn)形狀上凹的指尖密封性能普遍優(yōu)于型線(xiàn)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(biāo)蟻群算法相結(jié)合的混合優(yōu)化算法對(duì)指尖密封進(jìn)行優(yōu)化，得到了較為理想的結(jié)果。相比于多目標(biāo)蟻群算法，寬容分層法與單目標(biāo)蟻群算法相結(jié)合的混合算法能夠求解滿(mǎn)足某一目標(biāo)函數(shù)范圍