Оптимальное проектирование диска компрессора

Содержание

Слайд 2

Постановка задачи оптимизации диска
Основные уравнения
Метод чувствительности
Результаты расчетов
Заключение

Содержание

1

Постановка задачи оптимизации диска Основные уравнения Метод чувствительности Результаты расчетов Заключение Содержание 1

Слайд 3

Постановка задачи

- допустимые напряжения

Цель оптимизации:

2

Ограничения:

Постановка задачи - допустимые напряжения Цель оптимизации: 2 Ограничения:

Слайд 4

Основные уравнения расчета диска

3

Уравнение равновесия в перемещениях:

Равновесие элемента диска:

Основные уравнения расчета диска 3 Уравнение равновесия в перемещениях: Равновесие элемента диска:

Слайд 5

Метод чувствительности на примере задачи оптимизации вращающегося диска

4

Исходная задача:

Уравнение в вариациях:

Метод чувствительности на примере задачи оптимизации вращающегося диска 4 Исходная задача: Уравнение в вариациях:

Слайд 6

Метод чувствительности на примере задачи оптимизации вращающегося диска

Сопряженная задача:

5

Метод чувствительности на примере задачи оптимизации вращающегося диска Сопряженная задача: 5

Слайд 7

Метод чувствительности на примере задачи оптимизации вращающегося диска

Задача нахождения минимума линейного функционала:

6

Метод чувствительности на примере задачи оптимизации вращающегося диска Задача нахождения минимума линейного функционала: 6

Слайд 8

Методы расчета диска

МКЭ

МКР

7

Методы расчета диска МКЭ МКР 7

Слайд 9

Решение сопряжённой
краевой задачи

Блок-схема алгоритма

Инициализация переменных,
ввод входных данных

Решение краевой задачи

Расчёт градиента

Проверка

Решение сопряжённой краевой задачи Блок-схема алгоритма Инициализация переменных, ввод входных данных Решение
выполнения ограничений

Условия выполняются

Условия не выполняются

Пересчёт толщин

Проверка сходимости алгоритма

Конец

8

Слайд 10

9

Зафиксируем

Зафиксируем

Результаты оптимизации

9 Зафиксируем Зафиксируем Результаты оптимизации

Слайд 11

Параметры диска

Расчет диска с ограничением по величине напряжений

10

Зависимость массы диска от итерации

Сечение

Параметры диска Расчет диска с ограничением по величине напряжений 10 Зависимость массы
исходного диска

Сечение оптимального диска

Распределение напряжений в оптимальном диске

Результаты оптимизации

500
400
300
200
100

МПа

Масса диска: 17.4 кг

Слайд 12

Параметры диска

Расчет диска с ограничением по величине напряжений и толщине диска

= 0.02

Параметры диска Расчет диска с ограничением по величине напряжений и толщине диска
м;

= 0.28;

= 210 ГПа;

= 7700 кг/м3;

= 1000 рад/c;

= 350 MПа;

= 500 МПа;

11

Сечение оптимального диска

Распределение напряжений в оптимальном диске

Результаты оптимизации

500
400
300
200
100

МПа

Масса диска: 17.8 кг

Слайд 13

Параметры диска

Расчет диска с ограничением по величине напряжений и толщине диска с

Параметры диска Расчет диска с ограничением по величине напряжений и толщине диска
фиксированной ободной частью

= 0.02 м;

= 0.28;

= 210 ГПа;

= 7700 кг/м3;

= 1000 рад/c;

= 350 MПа;

= 500 МПа;

12

Сечение оптимального диска

Распределение напряжений в оптимальном диске

Результаты оптимизации

500
400
300
200
100

МПа

Масса диска: 20.5 кг

Слайд 14

13

Результаты оптимизации

Работа алгоритма по итерациям для диска с фиксированным ободом

Изменение сечения диска

Изменение

13 Результаты оптимизации Работа алгоритма по итерациям для диска с фиксированным ободом
напряжений в сечении диске

700
600
500
400
300
200
100

МПа

Слайд 15

Заключение

Решена задача оптимизации вращающегося осесимметричного диска методом чувствительности, что позволило сократить время

Заключение Решена задача оптимизации вращающегося осесимметричного диска методом чувствительности, что позволило сократить
расчета градиентов в задаче оптимального проектирования.
Реализован алгоритм метода чувствительности, метода конечных элементов и метода конечных разностей.
Решена задача оптимизации диска с введением дополнительных ограничений на максимальную (или минимальную) толщину диска.
В ходе выполнения работы написана программа для оптимизации формы диска методом чувствительности.

14