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1、第2期No.22017年6月DONGFANGTURBINEJun.2017DOI:10.13808/j.cnki.issn1674-9987.2017.02.005迷宫密封结构设计优化刘勇,梁崇治(东方汽轮机有限公司,四川德阳,618000)摘要:耦合Kriging代理模型、迷宫密封参数化方法和自适应差分进化算法,在数值验证的基础上,完成了某迷宫式密封多目标鲁棒性设计优化。优化时,选取压比和密封间隙作为不确定性变量,同时选取齿厚等10个几何参数作为优化变量,以迷宫密封泄漏量的均值及其方差最小为目标,进行多目标优化。优化后,在给定压比和间隙
2、条件下,最优设计泄漏量降低了29.85%,在压比及间隙同时变化时,密封性能提升同样明显,从而验证了多目标设计优化方法的正确性。关键词:迷宫式密封,多目标优化,Kriging代理模型中图分类号:TK402文献标识码:A文章编号:1674-9987(2017)02-0016-05ShapeOptimizationofaLabyrinthSealConfigurationLiuYong,LiangChongzhi(DongfangTurbineCo.,Ltd.,DeyangSichuan,618000)Abstract:Amulti-objec
3、tiverobustoptimizationmethodisproposedandimplementedforthedesignofalabyrinthsealuponnu-mericalvalidation.ThismethodcombinestheKrigingsurrogatemodelwithparameterizationmethodofalabyrinthseal,andself-adaptivemulti-objectivedifferentialevolutionalgorithm﹝SMODE﹞aswell.Themult
4、i-objectiveoptimizationisconductedformini-mizingaveragedleakageflowwithminimumvariance.Intheoptimizationprocess,pressureratioandsealclearancearesetasun-certaintyvariables,andother10geometricalparametersaresetasoptimizationvariables.Afteroptimization,theleakageflowrateofth
5、eoptimalsolutionisreducedby29.85%whenpressureratioandsealclearancearesetasconstant.Andsuchsmallerleakageflowmaintainedwhenpressureratioandsealclearancearevaried.Therefore,thecorrectnessandeffectivenessoftheproposedmethodisdemonstrated.Keywords:labyrinthseal,multi-objectiv
6、eoptimization,Krigingsurrogatemodel漏损失会影响叶轮机械的效率及输出功率。迷宫0引言密封中流动现象复杂,其泄漏特性受到运行工况、结构参数等多种因素的影响。因此,采用优化方迷宫式密封由于寿命长、结构简单、非接触法以提高密封的性能是当前常用的手段。Schramm式等优点被广泛应用于叶轮机械中[1]等[2]采用模拟退火优化算法对某三齿阶梯迷宫密封。密封中的泄作者简介:刘勇﹝1977-﹞,男,工学学士,工程师,毕业于重庆工学院机械制造及自动化专业,主要从事汽轮机加工工艺设计、质量管理工作。•16•第2期No.22
7、017年6月DONGFANGTURBINEJun.2017进行了优化,使得泄漏量降低了10%。Braun等[3]1.1迷宫密封多目标设计优化流程提出了针对不同类型的迷宫密封的通用优化工具。耦合迷宫密封参数化方法、Kriging响应面以[4]采用径向基函数优化了某离心压气机的及自适应多目标差分进化算法﹝SMODE﹞,发展了Wang等迷宫密封,优化后,密封的泄漏量显著降低,同多目标设计优化方法,对迷宫齿型密封进行了多时叶轮的等熵效率提高了2%。Cremanns等[5]采用目标设计优化,如图1所示。该方法包括4个阶自主研发的混合响应面方法,以降
8、低密封泄漏量段,首先在空间均匀采样的基础上,采用CFD进和总焓降为目标,对某迷宫密封进行了多目标优行性能评估；其次利用Kriging响应面建立输入与化。输出之间的近似模型；接下来利用自适应多目
