水輪機優(yōu)化設(shè)計與運行可靠性問題研究.pdf

1、水輪機轉(zhuǎn)輪是水電機組實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的核心部件，其性能的優(yōu)劣對水電機組的運行乃至整個電力系統(tǒng)的生產(chǎn)和安全具有非常重要的意義。因此提高水輪機效率、空蝕性能和穩(wěn)定性是水輪機研究和設(shè)計者的追求目標。在此背景下，本文以水輪機轉(zhuǎn)輪為研究對象，引入計算機輔助幾何設(shè)計方法和現(xiàn)代優(yōu)化算法并結(jié)合數(shù)值模擬進行水輪機轉(zhuǎn)輪的優(yōu)化設(shè)計，同時開展水輪機運行可靠性問題的研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　1．建立了葉片型面的NURBS參數(shù)化表示方法，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出由型

2、值點反求控制點的矩陣形式線性方程組，采用張量積曲面方程將葉片型面轉(zhuǎn)化為空間點陣格式保證了與現(xiàn)行的軟件有良好的接口性?；谧钚《藴蕜t延展自由曲面對混流式葉片不完整信息進行了補充，避免葉片實體造型過程中發(fā)生畸變。
　　2．建立了一種葉片制造質(zhì)量的評價方法。首先通過遞歸中值濾波器和移動平均法消除由被測表面光潔度、邊界完整性等因素引起的測量誤差，提高了數(shù)據(jù)的可靠性。之后采用改進的多步擬和算法對離散曲面測量數(shù)據(jù)進行了重構(gòu)，通過與被測曲面的

3、已知數(shù)據(jù)點進行對比以實現(xiàn)曲面制造質(zhì)量的評價。
　　3．針對標準遺傳算法的易早熟、收斂速度慢等不足提出了改進方法，并通過測試函數(shù)對改進算法的性能進行了評估，將標準遺傳算法發(fā)展為自適應(yīng)遺傳算法。之后將自適應(yīng)遺傳算法應(yīng)用于葉柵的多目標優(yōu)化設(shè)計，同時降低了優(yōu)化對象的水力損失系數(shù)和空蝕系數(shù)，證明了優(yōu)化算法的可行性。
　　4．采用基于CFD的分析技術(shù)，對某水電廠水輪機轉(zhuǎn)輪進行了改型設(shè)計。并通過模型實驗比較改型前后水輪機轉(zhuǎn)輪的各項技術(shù)參數(shù)