水輪機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行可靠性問題研究.pdf

1、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪是水電機(jī)組實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的核心部件，其性能的優(yōu)劣對(duì)水電機(jī)組的運(yùn)行乃至整個(gè)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(jī)效率、空蝕性能和穩(wěn)定性是水輪機(jī)研究和設(shè)計(jì)者的追求目標(biāo)。在此背景下，本文以水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪為研究對(duì)象，引入計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)代優(yōu)化算法并結(jié)合數(shù)值模擬進(jìn)行水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)開展水輪機(jī)運(yùn)行可靠性問題的研究，主要研究?jī)?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(diǎn)反求控制點(diǎn)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(diǎn)陣格式保證了與現(xiàn)行的軟件有良好的接口性?；谧钚《藴?zhǔn)則延展自由曲面對(duì)混流式葉片不完整信息進(jìn)行了補(bǔ)充，避免葉片實(shí)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(píng)價(jià)方法。首先通過遞歸中值濾波器和移動(dòng)平均法消除由被測(cè)表面光潔度、邊界完整性等因素引起的測(cè)量誤差，提高了數(shù)據(jù)的可靠性。之后采用改進(jìn)的多步擬和算法對(duì)離散曲面測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了重構(gòu)，通過與被測(cè)曲面的

3、已知數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比以實(shí)現(xiàn)曲面制造質(zhì)量的評(píng)價(jià)。
　　3．針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的易早熟、收斂速度慢等不足提出了改進(jìn)方法，并通過測(cè)試函數(shù)對(duì)改進(jìn)算法的性能進(jìn)行了評(píng)估，將標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)降低了優(yōu)化對(duì)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(duì)某水電廠水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行了改型設(shè)計(jì)。并通過模型實(shí)驗(yàn)比較改型前后水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)