针对溢流阀在线检测系统中,锥阀芯材料为紫铜时,阀芯力学性能不满足设计要求的问题,提出通过优化部分机械结构参数,进而提升阀芯力学性能的研究方法。设计了一种基于均匀设计试验法的阀芯力学性能的仿真试验方案,借助于有限元法、均匀设计试验、动态响应模型等研究方法,分析了各参数对结构优化影响的敏感度,求解了多指标函数与结构参数之间的动态响应模型。最后,利用指标图谱和遗传算法对结构参数进行了优化计算,对比了均匀设计试验法和指标图谱法的优化结果。结果表明,均匀设计试验和指标图谱优化结果十分接近,均匀设计试验法适用于阀芯力学性能的优化设计。

针对溢流阀在线检测装置中,内置式涡流传感器的安装对阀腔流场产生影响,使溢流阀工作性能下降的问题,提出基于均匀设计试验法的阀体结构优化试验方案的研究方法。综合分析阀芯、阀座各结构参数的作用规律,确定优化的结构参数与优化指标,分析各结构参数间的交互效应,求解多优化目标的响应面函数。而后建立阀腔流场有限元分析模型,通过非线性二次规划算法,求解分析阀腔流场的优化结果。结果表明:均匀设计法适用于阀体流场结构优化的试验方案安排,优化后阀腔流场性能得到大幅提升。