將基于遺傳算法的多目標優(yōu)化引入三偏心蝶閥設(shè)計過程，根據(jù)產(chǎn)品性能要求可以選擇最合理的設(shè)計參數(shù)使2個相互沖突的主要設(shè)計目標(起閉性能指示角，力矩)同時達到最優(yōu)。且整個過程使用軟件完成，使設(shè)計人員擺脫繁重的重復(fù)計算勞動，設(shè)計過程中經(jīng)驗的因素進一步減少，將優(yōu)化設(shè)計思想進引入產(chǎn)品設(shè)計過程。

　　密封和起閉性能是三偏心碟閥的2個主要設(shè)計目標，但這2個目標相互沖突，且與幾個基本設(shè)計參數(shù)有關(guān)。為了使產(chǎn)品具有更佳的性能，需要找出一組設(shè)計參數(shù)，使密封和起閉性能同時達到最優(yōu)。本文采用基于遺傳算法的多目標優(yōu)化算法，找出關(guān)于密封和起閉性能在限定范圍內(nèi)的帕累托最優(yōu)線，在這條線上的每一個點都是在選定某一目標后這2個目標的最佳組合，同時可以得出這個最佳組合所對應(yīng)的唯一的一組設(shè)計參數(shù)，即帕累托最優(yōu)線，為合理選擇設(shè)計參數(shù)提供了科學(xué)依據(jù)。

1、參數(shù)分析

　　密封和起閉性能2個設(shè)計目標，可以用起閉性能指示角θ和起閉力矩T描述。θ的計算，與圓錐角、圓錐軸線傾角φ、密封副半徑Rd、軸向偏心c、徑向偏心e、碟板厚度b等參數(shù)有關(guān)。正流狀態(tài)時只考慮開閥力矩T0，逆流時為使關(guān)閉可靠應(yīng)考慮外加力矩T1，則：

　　其中E為密封圈寬度；f為摩擦系數(shù)；p為介質(zhì)對碟板的壓力；K為計算得到的系數(shù)。

4、實例

　　如圖2所示，在對話框中輸入6個向量X，遺傳10代。輸入完畢后點擊“確定”按鈕，系統(tǒng)調(diào)用程序進行后臺處理。運算結(jié)果如圖3所示，圖3(a)是在各參數(shù)的取值范圍內(nèi)任意輸入的6個向量X對應(yīng)的6個點(θ，T)，圖(b)是經(jīng)過遺傳算法優(yōu)化處理后得到的6個點�？梢钥闯觯�這6個點近似構(gòu)成一條從左至右下降的帕累托最優(yōu)線。這條線上的每一個點對應(yīng)一個向量X，這些向量X已經(jīng)被存儲起來，可以根據(jù)產(chǎn)品性能需要，選取一個向量作為設(shè)計參數(shù)。綜上所述，可知：原本在一定取值范圍內(nèi)的任取的任一向量經(jīng)過遺傳算法的優(yōu)化運算后，該向量所包含的兩個參數(shù)值能夠自行運算調(diào)整至設(shè)計所需的理想數(shù)值上。

圖3 運算演示對比

5、結(jié)語

　　本文提出了將基于遺傳算法的多目標優(yōu)化引入工程設(shè)計的思想，并將其應(yīng)用到3偏心碟閥密封面設(shè)計中。把設(shè)計目標抽象為2個目標參數(shù)θ與T，對這2個參數(shù)進行優(yōu)化，并用軟件來實現(xiàn)整個過程，免除了人工繁瑣的計算，進一步減少了設(shè)計中的經(jīng)驗因素。