吉林大学学报(工学版)

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基于差异演化算法的高速储能飞轮形状优化设计

郭振宇,叶敏,程博,康龙云,曹秉刚   

  1. 西安交通大学 机械工程学院,西安 710049
  • 收稿日期:2006-10-25 修回日期:2007-05-06 出版日期:2008-01-01 发布日期:2008-01-01
  • 通讯作者: 曹秉刚

Shape optimization of high speed energy storage flywheel based on differential evolution

Guo Zhen-u,Ye Min,Cheng Bo,Kang Long-un,Cao Bing-ang   

  1. School of Mechanical Engineering, Xi′an Jiaotong University, Xi′an 710049, China
  • Received:2006-10-25 Revised:2007-05-06 Online:2008-01-01 Published:2008-01-01
  • Contact: Cao Bing-gang

摘要: 采用差异演化算法对高速储能飞轮的形状进行优化,以实现储能飞轮具有最大的质量能量密度,并且以在高速旋转的状态下满足强度要求为设计目标。针对差异演化算法进化速度依赖种群个体差异的特点,提出权重因子随种群聚集度变化而变化的策略,并增加混沌变异操作,以提高算法跳出局部最优的能力。构建了仿真优化程序,通过Visual C++6.0调用通用有限元软件ANSYS来计算飞轮的应力分布。通过优化计算得到了满足强度要求的质量能量密度最大的飞轮形状,与同质量的圆盘飞轮相比,转动惯量提高了28.39 %。

关键词: 仪器仪表技术, 轮, 状优化设计, 限元法, 异演化算法, 混沌

Abstract: 采用差异演化算法对高速储能飞轮的形状进行优化,以实现储能飞轮具有最大的质量能量密度,并且以在高速旋转的状态下满足强度要求为设计目标。针对差异演化算法进化速度依赖种群个体差异的特点,提出权重因子随种群聚集度变化而变化的策略,并增加混沌变异操作,以提高算法跳出局部最优的能力。构建了仿真优化程序,通过Visual C++6.0调用通用有限元软件ANSYS来计算飞轮的应力分布。通过优化计算得到了满足强度要求的质量能量密度最大的飞轮形状,与同质量的圆盘飞轮相比,转动惯量提高了28.39 %。

Key words: technology of instrument and meter, flywheel, shape optimization, finite element method, differential evolution algorithm, chaos

中图分类号: 

  • TH133.7
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