基于博弈优化的动压指尖密封性能设计研究

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多柔性元件组合的结构特点使得指尖密封始终存在迟滞,严重影响了它的泄漏性能,同时,由于过盈配合而产生的接触磨损也是指尖密封所面临的一个相当棘手的问题,为了解决这些问题流体动压指尖密封结构应运而生。  本文主要介绍了密封技术在航空发动机中的重要性以及指尖密封的结构特征和工作原理。研究了如何利用ANSYSWorkbench平台和CFX软件对流体动压指尖密封进行流固耦合分析,并在此基础上对流体动压指尖密封进行了性能分析。同时本文对一种采用新型指尖梁结构(即上凹型线)的流体动压指尖密封进行了有限元仿真,并将之与采用普通型线的指尖密封的仿真结果进行对比分析,证明了此种结构的优点,为指尖密封的优化提供了一种新的思路。最后本文对指尖密封进行多目标优化方法进行了研究,应用一种新的多目标优化方法对流体动压指尖密封进行多目标优化,这种优化方法以博弈理论为基础,以BP神经网络、遗传算法和均匀试验理论为工具,与现在通用的加权法相比,极大地提高了优化效果和优化效率。  通过以上的研究,本文得出了不同压差下动压指尖密封的指尖变形量、流体泄漏量、耦合面压力、流体流向的分布规律和变形云图,并对此进行了详细的分析。通过第三章的研究证明了采用新型型线的指尖密封具有更好的综合性能,为流体动压指尖密封的优化提供了一种新的思路。同时通过对基于Nash平衡博弈理论的指尖密封多目标优化算法进行了详细的研究,这种优化算法与现有研究方法相比,大大的降低决策的难度和工作量,提高了优化的效率,是一种十分优秀的解决流体动压指尖密封多目标优化难题的方法。
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