基于ESO的罗茨泵叶轮拓扑优化设计

摘要：

针对大流量和高转速罗茨泵的运行特点,应用进化结构优化算法(ESO)对双叶罗茨泵叶轮进行结构拓扑优化.对优化过程中出现的结构突变现象,提出基于奇异单元联结特征的筛选和删除算法,在此基础上对ESO算法进行改进,确保了优化过程的连续性与稳定性.采用Ansys参数化设计语言APDL,编程以实现改进后的ESO算法.通过区间逼近并结合优化程序可视化进程确定初始删除率允许区间,在该区间内,分别以5种不同初始删除率对受到1 500 r/min惯性载荷的罗茨泵叶轮进行优化,对不同的优化结果进行性能参数指标分析、筛选,获得了合理的叶轮拓扑结构.有限元对比分析表明:新结构在受惯性力作用时其应力分布更为均匀,材料利用率显著提高,优化后新结构的最大应力、应变、位移分别较原叶轮结构减小17.7％,17.5％,18.7％;质量较原叶轮结构减小55％,大大提高了罗茨泵在高转速、大流量运行工况下的安全性和稳定性.

关键词：罗茨泵、拓扑优化、渐进结构优化、有限元、结构突变

所属期刊栏目：31

分类号：S277.9;TH36(农田水利)

资助基金：流体及动力机械省部共建教育部重点实验室西华大学学术成果培育项目SBZDPY-11-7;四川省教育厅成果转化培育项目11ZZ002;西华大学研究生创新基金资助项目Ycjj201382

在线出版日期：2013-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：752-757