[發(fā)明專利]一種薄層浮油轉(zhuǎn)移裝置的仿生流道優(yōu)化設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711352519.6
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108090964A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王亞輝;蘇永強(qiáng);葛賽;王建廷;符劉強(qiáng);封彥鵬;楊乾
• 申請（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué)
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30;G06F17/50;G06N3/08
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種薄層浮油轉(zhuǎn)移裝置的仿生流道優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1基于proe 5.0的一般混合曲面功能進(jìn)行仿生流道的參數(shù)化3D虛擬建模，得到仿生流道的3D虛擬模型；

S2利用均勻設(shè)計試驗法在仿生流道的各結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍內(nèi)選取若干樣本點(diǎn)，組成實際應(yīng)用的均勻試驗設(shè)計安排表；

S3通過CFD仿真軟件Fluent中的VOF模型來獲得各樣本點(diǎn)下三維仿生流道所對應(yīng)的輸出參數(shù)；

S4在MATLAB中運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立起擬合樣本點(diǎn)的模型，再利用遺傳算法找到仿生流道的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟S3的具體步驟為：

3.1)將3D虛擬模型導(dǎo)入到ICEM中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在邊界層處建立起棱柱型網(wǎng)格，得到網(wǎng)格模型；

3.2)將劃分好的網(wǎng)格模型導(dǎo)入到CFD仿真軟件FLUENT中的VOF三相流模型進(jìn)行數(shù)值計算，仿生流道入口設(shè)為速度入口，水和油的流速設(shè)為0.6m/s；采用三維基于壓力隱式瞬態(tài)求解器，粘性流動狀態(tài)用RNGκ―ε雙方程模型，壓力—流速耦合采用SIMPLE算法，固壁表面無滑移，收斂誤差設(shè)為10-3，最大迭代次數(shù)設(shè)為800；

3.3)每組試驗?zāi)Ｐ驮贔LUENT中經(jīng)過6個小時左右的仿真運(yùn)行后，得到各組數(shù)據(jù)對應(yīng)的仿生流道模型出口處混合物的平均流量和出口處油的平均體積分?jǐn)?shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟3.1)中，仿生流道結(jié)構(gòu)為一中心對稱三維模型，所述3D虛擬模型為通過取步驟S2中得到的3D虛擬模型的一半得到的簡化3D虛擬模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟3.1)中，網(wǎng)格數(shù)為100萬-240萬。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟S4具體步驟如下：

4.1)在MATLAB中利用若干組試驗輸入數(shù)據(jù)與對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)來訓(xùn)練2層含33個隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并取若干組試驗數(shù)據(jù)矩陣作為其測試集；使用訓(xùn)練的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對原始試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行逼近擬合與預(yù)測，得到擬合函數(shù)；

4.2)將使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近得到的擬合函數(shù)作為遺傳算法的適應(yīng)度函數(shù)，對種群中的每一個個體進(jìn)行適應(yīng)度值計算，進(jìn)而經(jīng)過選擇、交叉、變異的循環(huán)操作計算過程，最終尋得該仿生流道出口處油的平均流量的近似最大值和相對應(yīng)的仿生流道的各結(jié)構(gòu)參數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟4.2)中，初始種群大小為20，交叉算子取為0.4，變異算子取為0.2，最大迭代次數(shù)取為100。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟S2中，根據(jù)均勻試驗設(shè)計U13(1312)使用表的規(guī)定組成實際應(yīng)用的均勻試驗設(shè)計安排表。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟S2中，所述結(jié)構(gòu)參數(shù)包括在仿生流道上選取的截面2的長度L1、截面3的長度L2、截面2參考坐標(biāo)系x軸旋轉(zhuǎn)角度α、截面4參考坐標(biāo)系x軸旋轉(zhuǎn)角度β、截面2與截面1間的深度H1、截面3與截面2間的深度H2、截面4與截面3間的深度H3。