600Wh飞轮转子形状优化设计

任正义¹，赫鹏²，杨立平³

1. 哈尔滨工程大学工程训练国家级实验教学示范中心2. 哈尔滨工程大学机电工程学院3. 哈尔滨工程大学储能技术与应用研究所

摘 要：介绍了极限转速为15000r/min,储能量为600wh的空心飞轮转子的优化设计方法,根据飞轮储能系统设计要求利用三维软件SolidWorks对飞轮模型进行建模与有限元软件ansys workbench进行仿真分析与优化,首先进行初步建模,然后通过改变其模型轮辐曲线找到更优的飞轮形状并提取其轮辐曲线的结构参数,再通过多目标遗传算法对飞轮转子进行优化设计及研究,以飞轮质量更轻,极转动惯量更大以及应力应变更小为约束条件,提取其飞轮结构几何尺寸为设计变量进行优化,得出一种更优的飞轮结构形式。结果表明,优化后得到的飞轮转子形状较原模型相比性能更佳。

关键词：飞轮转子;遗传算法;优化设计;有限元;应力;转动惯量;