[發明專利]一種船用濕汽輪機多工況的葉片除濕優化設計方法

在審

• 申請號: 202210014922.2
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114462159A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 張磊;楊自春;陳國兵;李彬;李昆鋒;孫文彩;李軍;趙爽;陳俊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝;張繼巍

1.一種船用濕汽輪機多工況的葉片除濕優化設計方法，其特征在于：所述優化設計方法如下：

步驟一：基于三次貝塞爾曲線將葉片的葉型參數化表示，確定汽輪機葉型除濕優化設計的設計變量、目標函數、約束條件；

步驟二：以初始葉型參數為中心點，每個設計變量取值范圍滿足步驟二的約束條件，采用拉丁超立方試驗設計方法，建立葉型設計變量的樣本矩陣X_P×n，樣本矩陣X_P×n的列數為n個設計變量，樣本矩陣X_P×n的行數為P組樣本，樣本矩陣每一行對應一個葉型；

步驟三：任一組設計變量確定一個葉型，根據葉型建立葉柵及流場模型，通過三維流場數值仿真計算方法計算濕蒸汽在葉片組成的葉柵內的流動特性，得到目標值樣本矩陣Y_P×2＝[Y₁,Y₂]，該目標值樣本矩陣Y的列數為2、行數為P；

步驟四：將設計變量的樣本矩陣X_P×n和目標值樣本矩陣Y_P×2作為基礎數據，基于克里金近似模型建立葉片設計變量與目標函數的代理模型Ψ；

步驟五：任選滿足步驟一約束條件的M組設計變量建立葉柵模型，通過三維流場數值仿真計算方法計算濕蒸汽在葉柵內的流動特性的M組目標函數值矩陣；

將這M組設計變量建立葉柵模型帶入步驟四中的代理模型Ψ計算目標函數值矩陣，將通過三維流場數值仿真計算方法計算濕蒸汽在葉柵內的流動特性的M組目標函數值矩陣與代理模型Ψ計算的M組目標函數值矩陣進行一一對應比較，若代理模型滿足計算精度要求，轉至步驟六；否則，返回步驟二，增加樣本點數，直至代理模型滿足計算精度要求；

步驟六：通過多目標非支配遺傳算法對構建的克里金代理模型Ψ進行尋優，根據步驟一中的約束條件直至得到最優目標函數Y_1best,Y_2best,和對應的葉型設計變量最優值，Y_1best為最優的工況一時的葉柵出口濕度，Y_1best為最優的工況二時的葉柵出口濕度。

2.根據權利要求1所述船用濕汽輪機多工況的葉片除濕優化設計方法，其特征在于：所述步驟一中，葉型參數包括8個葉型幾何結構參數和4個貝塞爾曲線形狀控制參數共12個參數，8個葉型幾何結構參數為葉片寬度B、安裝角γ、前緣圓弧半徑r₁、后緣圓弧半徑r₂、幾何進汽角β₁、幾何出汽角β₂、前緣契角后緣契角4個貝塞爾曲線形狀控制參數為h(1)、h(2)、h(3)、h(4)，每一個參數對應一個葉型的設計變量；從12個參數中選取n個設計變量，其余12-n個參數為常量，n滿足2≤n≤12。