【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池离心压缩机转子构形优化设计方法
本专利技术属于透平机械优化设计领域，尤其涉及一种燃料电池离心压缩机转子构形优化设计方法。
技术介绍
车用燃料电池是离心压缩机应用的新领域，车用条件下超高转速的离心压缩机转子因不平衡质量导致强迫振动，同时受叶轮气隙力、轴承气膜力、密封力等流体力作用产生自激振动，加之燃料电池轻量化的要求使压缩机转子普遍采用高速电机直驱结构，转子还受到电磁力作用，其振动响应呈现复杂的动力学行为，可能诱发振动加剧而导致重大事故。因此，压缩机转子的优化设计对于提高离心压缩机的结构动力可靠性及寿命十分关键，而常规离心压缩机设计流程针对涉及动力学特性的转子结构优化设计未有考虑，影响了离心压缩机的结构动力可靠性。常规的透平转子构形优化设计方法在计算转子动力特性时将轴承油膜、密封气体激励引起的支承、密封刚度和阻尼数据设为常量，或直接将支承刚度和阻尼数据作为设计变量。实际情况下叶轮、轴承气膜及密封的位置和尺寸与转子构形的设计相关，转子构形的改变直接导致流场激励的变化，进而使气动刚度及阻尼数据发生变化。由于未考...
【技术保护点】
1.一种燃料电池离心压缩机转子构形优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、建立关于叶轮气隙、轴承气膜、密封气体的流场模型及关于电机绕组的电磁模型，通过计算分析流体及电磁力，确定气动、电磁刚度和阻尼数据，进而确定对动力响应结果影响显著的转子构形设计变量X；/nS2、根据设计变量X建立离心压缩机转子参数化模型；/nS3、确定设计变量X的变化范围，采用实验设计方法生成转子构形参数化模型的样本集，包括训练集和测试集，并根据转子参数化模型计算获得约束条件中的转子质量值m；/nS4、根据转子构形参数化模型建立流体激励及电磁激励模型，计算获得样本集的气动刚度、气动阻尼、电磁刚度...
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池离心压缩机转子构形优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立关于叶轮气隙、轴承气膜、密封气体的流场模型及关于电机绕组的电磁模型，通过计算分析流体及电磁力，确定气动、电磁刚度和阻尼数据，进而确定对动力响应结果影响显著的转子构形设计变量X；
S2、根据设计变量X建立离心压缩机转子参数化模型；
S3、确定设计变量X的变化范围，采用实验设计方法生成转子构形参数化模型的样本集，包括训练集和测试集，并根据转子参数化模型计算获得约束条件中的转子质量值m；
S4、根据转子构形参数化模型建立流体激励及电磁激励模型，计算获得样本集的气动刚度、气动阻尼、电磁刚度和电磁阻尼数据；
S5、建立各参数化转子的有限元模型，计算得到动力响应的幅频特性，获取设计变量X对应的优化目标值；
S6、根据样本数据训练支持向量机回归模型f(X)，通过输入转子构形的设计变量X，即可获得相应的优化目标值，所述样本数据包括步骤S3中样本集和步骤S5中的优化目标值；
S7、采用基于改进灰狼算法的多目标优化方法对转子构形参数在设定的约束条件下进行优化；
S8、根据优化的转子构形，重新计算转子的气动、电磁刚度和气动、电磁阻尼，进而有限元校核优化目标的值，若误差大于设定值，则将该优化解加入训练集，返回步骤S6，若误差小于设定值，则执行步骤S9；
S9、转子设计变量的解收敛，输出优化构形数据。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池离心压缩机转子构形优化设计方法，其特征在于，步骤S6具体如下：
S61、以步骤S1中的转子构形设计变量X作为样本输入，步骤S5获得相应的优化目标值作为样本输出，初始化训练集数据；
S62、设定回归精度、惩罚因子、核函数；
S63、针对训练集数据，求解最小化损失函数的拉格朗日对偶问题，得到支持向量机回归模型f(X)；
S64、计算支持向量机回归模型f(X)回归测试集数据的均方误差；
S65、采用网格搜寻法改变回归精度和惩罚因子，重复过程S63、S64，直至网格搜寻结束；
S66、选取均方误差最小的支持向量机回归模型f(X)作为回归模型。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池离心压缩机转子构形优化设计方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖军，舒悦，刘晓明，谢传东，刘志龙，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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