[發明專利]一種基于Kriging改進模型的防風柵氣動優化方法

在審

• 申請號: 201910342713.9
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110147585A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 傘冰冰;趙友毅;徐晨;邱冶
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

1.一種基于Kriging改進模型的防風柵氣動優化方法，其特征在于，具體方法步驟如下：

步驟1,以防風柵的高度x₁和孔洞率x₂為優化變量，以能反映堆料周圍流場特性的參數作為目標函數，建立優化數學模型；其中，防風柵的高度x₁和孔洞率x₂構成設計變量x＝[x₁x₂]^T；

步驟2,采用拉丁超立方抽樣方法在防風柵高度、孔洞率的設計范圍內抽取n個設計變量的樣本點；

步驟3,對步驟2中抽取的樣本點進行計算流體動力學CFD數值模擬，計算對應的目標函數的真實響應值，建立樣本數據集；

步驟4,基于樣本數據集，構建Kriging代理模型；

步驟5,根據MP和EI加點準則，采用簡單遺傳算法在Kriging代理模型中搜索最優解和E[I(x)]最大值，并找出Kriging代理模型最優解對應的防風柵的高度和孔洞率、E[I(x)]最大值對應的防風柵的高度和孔洞率，分別記為x′、x″；其中，E[I(x)]為I(x)的期望，I(x)＝max(y_min-Y(x),0)，Y(x)為Kriging代理模型的預測值，y_min為當前所有樣本點的最優真實目標函數值；

步驟6,若E[I(x)]最大值大于設定的收斂值，進入步驟7；否則，進入步驟9；

步驟7,采用CFD數值模擬計算步驟5獲得的x′和x″對應的目標函數y的真實響應值；

步驟8,將x′、x″和與其對應目標函數y的真實響應值加入已有的樣本數據集，返回步驟4；

步驟9,返還搜索得到的Kriging代理模型最優解對應的x′及其對應的目標函數y的真實響應值，優化進程終止。

2.根據權利要求1所述的一種基于Kriging改進模型的防風柵氣動優化方法，其特征在于，步驟2中n∈[5,10]。

3.根據權利要求1所述的一種基于Kriging改進模型的防風柵氣動優化方法，其特征在于，步驟1中優化數學模型具體為：

min y＝∑R_u

其中，y為目標函數，R_u為峰值風速比，x₁、x₂分別為防風柵的高度和孔洞率，h為堆料的高度。

4.根據權利要求1所述的一種基于Kriging改進模型的防風柵氣動優化方法，其特征在于，步驟4中構建的Kriging代理模型為：

其中，f(x)＝[f₁(x) f₂(x)]^T，f_m(x)為已知回歸函數的基函數，m＝1,2，β₀＝(F^TR^-1F)^-1F^TR^-1y_s，R(x⁽ⁱ⁾,x^(j))為反映x⁽ⁱ⁾和x^(j)之間的空間距離的相關函數，i,j＝1,2,…,n，y_s＝[y⁽¹⁾ y⁽²⁾ … y⁽ⁿ⁾]^T，y⁽ⁱ⁾為第i個樣本點x⁽ⁱ⁾對應的目標函數響應值，為第i個樣本點，r(x)＝[R(x⁽¹⁾,x) R(x⁽²⁾,x) … R(x⁽ⁿ⁾,x)]^T，R(x⁽ⁱ⁾,x)為反映x⁽ⁱ⁾和x之間的空間距離的相關函數。

5.根據權利要求4所述的一種基于Kriging改進模型的防風柵氣動優化方法，其特征在于，f_m(x)＝1。