基于改进DPSO算法的航空发动机失谐叶片排序 (2013年)
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2021-05-10
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基金项目 国家自然科学基金资助项目
作者简介 李岩 男黑龙江绥化人东北大学博士研究生 袁惠群 男河北石家庄人东北大学教授博士生
导师
第 卷第期
年 月
东 北 大 学 学 报 自 然 科 学 版
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
ＶｏｌＮｏ
Ａｐｒ
基 于 改 进 ＤＰＳＯ 算 法 的 航 空 发 动 机 失 谐 叶 片 排 序
李岩
袁惠群
梁明轩
东北大学 机械工程与自动化学院 辽宁 沈阳 东北大学 理学院 辽宁 沈阳
摘要 通过叶片模态实验获得叶片失谐参数建立了叶盘系统动力学模型提出了一种新的排序方式
在标准粒子群算法中引入遗传算法的交叉算子和变异算子以及遗传选择的思想利用罚函数法兼顾错频与
减振的应用需求保留了粒子群算法收敛较快的优秀特性改善了粒子群的全局寻优能力并得到比其他优化
算法精度更高的排序结果结果表明恰当的叶片排布顺序可有效降低叶盘系统振动局部化采用提出的离散
遗传粒子群算法进行叶片排布可使叶盘系统振动幅度较小或者在可接受范围内
关键词 失谐叶片叶片排布减振离散粒子群算法罚函数法
中图分类号 Ｖ 文献标志码 Ａ文章编号
Ｍｉｓｔｕｎｅｄ Ｂｌａｄｅ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＤＰＳＯ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ
ＡｅｒｏＥｎｇｉｎｅ
ＬＩ Ｙａｎ
ＹＵＡＮ Ｈｕｉｑｕｎ
ＬＩＡＮＧ Ｍｉｎｇｘｕａｎ
Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｃｈｉｎａ
Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｈｅｎｙａｎｇ ＣｈｉｎａＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ ＹＵＡＮ Ｈｕｉ
ｑｕｎ Ｅｍａｉｌ ｙｕａｎｈｑｃｏｍ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｂｌａｄｅｄｄｉｓｋ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｗｉｔｈ ｍｉｓｔｕｎｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｏｄａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ａ ｎｅｗ ｓｏ ｒｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄＴｈｅ ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ
ｏｐｅｒａｔｏｒ ｍｕｔａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｏｒ ａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ
ｓｔａｎｄａｒｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｎａｌｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｔａｋｅｎ ｔｏ ｂａｌａｎｃｅ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｓｔｕｎｉｎｇ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎＩｎ ｔｈｉｓ ｗａｙ ｔｈｅ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ
ｆ ａｓｔｅｒ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗａｓ ｒｅｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ｇｌｏｂａｌ
ｏｐｔｉｍ ｉｚｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄａ ｎｄ ｔｈｅ ｒａｎｋｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔ ａｃｃｕｒａｃｙ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｏｔｈｅｒ
ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓＴｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔ ｅ ｂｌａｄｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｕｌｄ
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｌｙ ｒｅｄ ｕｃｅ ｔｈｅ ｖｉ ｂｒａｔｉｏｎ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｄｅｄｄｉｓｋ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｄｉｓｃｒｅｔｅ
ｇｅｎｅｔｉｃ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃｏｕｌｄ ｍａｋｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｓｍａｌｌｅｒ ｏｒ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ
ｒａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｄｅｄｄｉｓｋ ｓｙｓｔｅｍ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｍｉｓｔｕｎｅｄ ｂｌａｄｅ ｂｌａｄｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ＤＰＳＯ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｐｅｎａｌｔｙ
ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
航空发动机叶盘是圆周循环对称结构由于
制造误差材料质量不均匀等因素影响造成实际
叶片间有细小差别 这种叶盘被称之为失谐叶
盘
失谐破坏了叶盘的周期对称性从而引起
叶盘结构的模态局部化和振动局部化造成局部
率先疲劳失效所以减小失谐造成的振动局部化
十分重要目前国内对于发动机叶片排序的研究
多数是从预防颤振的角度对叶片进行错频排序优
化却没有对错频后的振动局部化进行分析而错
频正是引起振动局部化的因素之一文献
用振动局部化参数来表征失谐系统振动局部化程
度大小提出遗传算法和蚁群算法对叶片安装排
序进行优化来降低系统振动局部化程度但未考
虑工程中的错频要求本文在文献 的基础上
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