基于第二代非支配排序遗传算法的转子优化设计

DesignandOptimizationofaTwo-DiskRotor

关键词:  双盘转子  多目标优化  第二代非支配排序遗传算法中图分类号:V231  O347.6文献标识码:A文章编号:1001-4055(2015)12-1881-06DOI:10.13675/j.cnki.tjjs.2015.12.018

Key words:  Two-diskrotor  Multi-objectiveoptimization  Non-DominatedSortingGeneticAlgorithmⅡ

摘要:

为了减小双盘转子系统的整体振动，针对航空发动机普遍采用的典型1-0-1支承结构下的双盘转子，提出了一种使用多学科优化软件Isight与通用有限元软件ANSYS集成的分析方法。将两转盘位置作为优化变量，以一阶临界转速在10%内的变化为约束条件，采用第二代非支配排序遗传算法NS.GA_Ⅱ(Non-DominatedSortingGeneticAlgorithmⅡ)最小化过一阶临界转速时两转盘的振幅。在高速柔性模拟转子试验器上进行了试验验证，优化后，盘1过一阶临界转速时最大振幅下降了77%，盘2下降了68%，试验结果证明了该优化方法的正确性，能够有效、准确地获取转盘的最优位置，提高了转子设计的效率和质量。

Abstract:

Inordertoreducetheoverallvibrationofatwo-diskrotorsystem，anintegratedanalyticalmeth.odwasproposedtooptimizethetwo-diskrotorsystemundertheaero-enginesupportstructureoftypical1-0-1withmultidisciplinaryoptimizationsoftwareIsightandgeneralfiniteelementsoftwareANSYS.Thepositionsofthetwodiskswereselectedastheoptimizationvariables，thefirstcriticalspeedwiththevariationrangeof10%wassetastheconstraint，andtheoptimizationobjectivewastominimizetheamplitudesofthetwodiskscrossingthefirstcriticalspeedwithNon-DominatedSortingGeneticAlgorithmⅡ(NSGA_Ⅱ).Inordertoverifythevalidityofthedesignoptimization，thetransienttestwascarriedoutonahigh-speedflexiblerotormockup.Themaximumamplitudeofdisk1crossfirstcriticalspeedfellby77%andthemaximumamplitudeofdisk2de.creasedby68%afteroptimization.Experimentalresultsindicatethattheoptimizationmethodcouldobtainthepo.sitionsoftheflexiblerotorwiththeminimumamplitudeeffectively，accuratelyandrapidly，andimprovethede.signefficiencyandquality.