[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于阻尼比分析的多級(jí)離心泵環(huán)形密封設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110283355.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112861291B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟璐璐;盧超;呂蔡瑜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/17
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 杭州中成專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

1.一種基于阻尼比分析的多級(jí)離心泵環(huán)形密封設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、根據(jù)Ⅰ階模態(tài)分析確定模態(tài)阻尼比X_iⅠ及固有頻率f_iⅠ；

步驟2、構(gòu)建轉(zhuǎn)子系統(tǒng)Ⅰ階模態(tài)振型下模態(tài)阻尼比X_iⅠ關(guān)于環(huán)形密封處交叉剛度k、環(huán)形密封處等效阻尼c的擬合函數(shù)f_Ⅰ(k,c)；

步驟3、構(gòu)造模態(tài)阻尼比評(píng)價(jià)函數(shù)F_kc并求得模態(tài)阻尼比X_iⅠ的最優(yōu)解時(shí)對(duì)應(yīng)的環(huán)形密封處交叉剛度k*和環(huán)形密封處等效阻尼c*；

所述步驟3包括：

步驟3.1、根據(jù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)與殼體結(jié)構(gòu)參數(shù)，以Ⅰ階固有頻率f_iⅠ與工作轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的頻率f_工之頻率比M作為自變量，模態(tài)阻尼比X_iⅠ為因變量，構(gòu)造模態(tài)阻尼比評(píng)價(jià)函數(shù)F_kc；

步驟3.2、求解各區(qū)間評(píng)價(jià)函數(shù)F_kc最小值時(shí)對(duì)應(yīng)的環(huán)形密封處交叉剛度k*和環(huán)形密封處等效阻尼c*；

若0.2≤M≤0.3，當(dāng)F_kc＝-|f_Ⅰ(k,c)-0.012|²取最小值時(shí)，環(huán)形密封處交叉剛度k*為k_a，環(huán)形密封處等效阻尼c*為c_a；

若0.3M≤0.4，當(dāng)F_kc＝-|f_Ⅰ(k,c)-0.019|²取最小值時(shí)，環(huán)形密封處交叉剛度k*為k_b，環(huán)形密封處等效阻尼c*為c_b；

若0.4M≤0.8，當(dāng)F_kc＝-|f_Ⅰ(k,c)-0.085|²取最小值時(shí)，環(huán)形密封處交叉剛度k*為k_c，環(huán)形密封處等效阻尼c*為c_c；

若0.8M≤0.9，當(dāng)F_kc＝-|f_Ⅰ(k,c)-0.65M+0.435|²取最小值時(shí)，環(huán)形密封處交叉剛度k*為k_d，環(huán)形密封處等效阻尼c*為c_d；

若0.9M≤1.1，當(dāng)F_kc＝-|f_Ⅰ(k,c)-0.15|²取最小值時(shí)，環(huán)形密封處交叉剛度k*為k_e，環(huán)形密封處等效阻尼c*為c_e；

若1.1M≤1.3，當(dāng)F_kc＝-|f_Ⅰ(k,c)+0.665M-0.8815|²取最小值時(shí)，環(huán)形密封處交叉剛度k*為k_f，環(huán)形密封處等效阻尼c*為c_f；

若1.3M≤1.5，當(dāng)F_kc＝-|f_Ⅰ(k,c)-0.017|²取最小值時(shí)，環(huán)形密封處交叉剛度k*為k_g，環(huán)形密封處等效阻尼c*為cg；

步驟3.3、根據(jù)適用于二維函數(shù)的改進(jìn)的牛頓型迭代優(yōu)化方法，求解評(píng)價(jià)函數(shù)取極小值時(shí)對(duì)應(yīng)的環(huán)形密封處交叉剛度k*和環(huán)形密封處等效阻尼c*，求解過(guò)程如下：

1)取環(huán)形密封處交叉剛度k和環(huán)形密封處等效阻尼c的初始值k₀和c₀，給定初始點(diǎn)X⁰＝(k₀ c₀)^T，收斂精度ε，置n←0；

2)計(jì)算和

3)求Xⁿ⁺¹＝Xⁿ+d^k；

4)檢查收斂精度，若||Xⁿ⁺¹-Xⁿ||ε，則X^※＝Xⁿ⁺¹，停止計(jì)算；否則，置n←n+1，返回步驟2)繼續(xù)進(jìn)行搜索；

5)得到模態(tài)阻尼比X_iⅠ的最優(yōu)解時(shí)對(duì)應(yīng)的環(huán)形密封處交叉剛度k*和環(huán)形密封處等效阻尼c*；經(jīng)多次迭代，當(dāng)函數(shù)極小值f(X^※)＝0時(shí)，此時(shí)的極小值點(diǎn)X^※＝(k_n+1 c_n+1)，則模態(tài)阻尼比X_iⅠ的最優(yōu)解時(shí)對(duì)應(yīng)的環(huán)形密封處交叉剛度k*和環(huán)形密封處等效阻尼c*分別取為k_n+1和c_n+1；

其中為f(X)在近似點(diǎn)Xⁿ處的梯度，為f(X)在Xⁿ點(diǎn)處的海賽矩陣，d^k是第k+1次搜索或迭代方向，Xⁿ⁺¹、Xⁿ均為初始點(diǎn)的下一個(gè)近似點(diǎn)；

步驟4、構(gòu)造環(huán)形密封間隙C的點(diǎn)集M和環(huán)形密封半徑R的點(diǎn)集N并計(jì)算，得到擬合函數(shù)f_k(R,C)、f_c(R,C)；

步驟5、聯(lián)立擬合函數(shù)f_k(R,C)、f_c(R,C)與模態(tài)阻尼比X_iⅠ的最優(yōu)解時(shí)對(duì)應(yīng)的環(huán)形密封處交叉剛度k*和環(huán)形密封處等效阻尼c*，求解獲得環(huán)形密封間隙C、環(huán)形密封半徑R最優(yōu)值。