基于響應面法的貫流式水輪機多目標優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、如何提高水輪機的總體性能一直是水力機械研究領(lǐng)域研究者所關(guān)注的熱點。隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，開發(fā)低水頭水力資源已經(jīng)勢在必行，貫流式水輪機也越來越多的被應用到工程實際當中。因此研究貫流式機組的內(nèi)在運行機理，改善其綜合的水力性能，是十分有意義的。
　　 本文針對貫流式水輪機的特點，發(fā)展了一種基于響應面法(RSM)的水輪機轉(zhuǎn)輪葉片水力優(yōu)化設(shè)計方法。該方法以貫流式轉(zhuǎn)輪葉片的形狀參數(shù)為優(yōu)化變量，以轉(zhuǎn)輪的能量性能和空化性能為目標函數(shù)，將梯

2、度法和NSGA-Ⅱ遺傳算法引入作為優(yōu)化工具來實現(xiàn)葉片的多目標優(yōu)化設(shè)計。
　　 論文將貫流式轉(zhuǎn)輪葉片作為優(yōu)化設(shè)計對象，葉片翼型骨線用Bézier曲線參數(shù)化，并通過UG二次開發(fā)grip語言編程實現(xiàn)，同時考慮了葉片進水邊的變化。采用單因素分析法選取出對目標較敏感的四個參數(shù)，基于響應面法安排CCD試驗，完成設(shè)計空間采樣，有效降低了試驗樣本數(shù)量，并使用CFD數(shù)值模擬方法對樣本點進行全流道定常計算，以貫流式水輪機能量性能(水力效率)和空化性

3、能(葉片最低壓力)作為評價指標進行多目標優(yōu)化設(shè)計，構(gòu)造了兩個二階響應面近似模型，通過梯度法和NSGA-Ⅱ遺傳算法分別對響應面的二階多項式函數(shù)進行尋優(yōu)操作，得出最終的優(yōu)化結(jié)果。
　　 對某電站貫流式水輪機進行了多目標優(yōu)化設(shè)計，結(jié)果表明優(yōu)化后的葉片不僅流動損失減少了，而且最低壓力也得到了極大的提高，結(jié)果可行。同時表明本文提出的水力優(yōu)化設(shè)計方法能夠以較少的設(shè)計變量控制葉片幾何形狀，并能通過試驗設(shè)計有效的減少優(yōu)化問題的規(guī)模，得到比較滿意