[发明专利]一种基于遗传算法的活塞环型线设计方法

权利要求书

1.一种基于遗传算法的活塞环型线设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)首先，根据发动机的运行参数得到活塞环的工况，并根据所需要计算的全生命周期长度，确定生命周期计算步长；

2)建立活塞环型线与全生命周期长度的摩擦磨损之间的关系；

首先，设活塞环的初始状态角度为0度，求解雷诺方程并根据结果计算活塞环型线在第一个运行周期内的最小油膜厚度，根据所述油膜厚度计算下一个角度的油膜厚度；由于发动机运行周期为720度，当运行到720度的油膜厚度与0度相同时，认为油膜厚度收敛；根据所述720的油膜厚度，即可计算出整个运行周期内活塞环的摩擦磨损；

然后，根据所述活塞环的摩擦磨损，得到下一个活塞环运行周期的活塞环型线磨损状况、以及磨损后的活塞环型线型线；

重复上述过程，直到活塞环全生命周期计算完毕；

3)建立活塞环型线的活塞环的环高、型线偏移率、桶面高度与活塞环型线之间的关系；最后，使用遗传算法确定全生命周期长度中摩擦磨损最低的型线参数；

所述雷诺方程的求解基于分界点迭代，其具体过程为：

准备步骤：提供发动机的运行参数，设定油膜压力中油膜压力小于0和油膜压力大于等于0的分界点；

步骤1：根据分界点，利用子方法得到油膜压力大于0区间的油膜压力场；同时将油膜压力小于0的部分的压力置为0；

步骤2：根据步骤1中得到的压力场，进行若干次高斯-塞德尔迭代法迭代；

步骤3：提取出迭代后的压力场中油膜压力中油膜压力小于0和油膜压力大于等于0的分界点；

步骤4.判断分界点是否与之前某次计算相同，若相同，则判断压力场是否相同；如果分界点和压力场均相同，则说明计算收敛；若不同，则说明原差分场不存在合适的解，那么则扫描所有可能的分界点情况以判断；

所述利用子方法为求解一维雷诺方程在确定分界点情况下的方法，其得到油膜压力大于0区间的油膜压力场的过程如下：

一维雷诺方程写为如下形式：

A_ip_i+1+B_ip_i-1-C_ip_i＝D_i(2≤i≤n-1)

设p_i＝x_ia+y_ib+z_i,其中，a,b为待定常量，我们设

x₁＝1,x₂＝0；y₁＝0,y₂＝1；z₁＝0；z₂＝0；

那么，即可根据差分方程递推得到：

即可得到分解分界点上的x₁,y₁,z₁；x_n,y_n,z_n，以及边界内所有的x_i,y_i,z_i,根据分界点上压力为0，即可根据方程求解出a,b；将a,b回代入p_i＝x_ia+y_ib+z_i即可解得整体的压力场。