基于遗传算法的干气密封双向槽统一模型与参数优化

作     者：徐奇超 江锦波 彭旭东 李纪云 王玉明 XU Qichao;JIANG Jinbo;PENG Xudong;LI Jiyun;WANG Yuming

作者机构：浙江工业大学过程装备及其再制造教育部工程研究中心浙江杭州310014 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2019年第70卷第3期

页      面：995-1005,I0003页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51575490 51705458) 航天先进制造技术研究联合基金项目(U1737202) 浙江省自然科学基金项目(LQ17E050008 LY18E050026) 

主　　题：干气密封 双向旋转 优化设计 遗传算法 稳定性 

摘      要：通过提出表征能力更强的新型结构模型和引入全局寻优能力更强的智能优化算法以提高双向旋转槽干气密封的稳态密封性能。在综合分析国内外干气密封典型双向旋转槽结构特点的基础上,提出一种动压槽倾角可变的双向旋转槽统一模型。建立双向旋转槽干气密封的几何模型和数学模型,采用有限差分法求解端面膜压控制方程,获得开启力和气膜刚度等稳态性能参数。分析了动压槽倾斜角对干气密封稳态性能的影响规律,对比分析了不同速度条件下单因素优化、迭代优化和遗传算法优化等三种优化方法对提高双向旋转槽干气密封稳态性能的作用。结果表明:相较于以往双向树形槽干气密封单因素优化的结果,基于遗传算法的统一模型槽干气密封获得的开启力和气膜刚度显著提高,最大增幅分别达到6%和55%;在高速条件下,上游动压槽螺旋角为锐角,下游动压槽螺旋角为钝角的似机翼形双向旋转槽干气密封具有最大的开启力和气膜刚度。