基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化方法及装置，该方法包括：确定影响转子非线性稳态响应的多个物理参数，以及对应的取值范围；基于改进后的切比雪夫多项式零点，对所有物理参数进行抽样，构成稀疏样本空间；基于路径依赖坐标系，确定稀疏样本空间中每个样本点的非线性稳态响应对应的坐标变换；根据坐标变换后的每个样本点的非线性稳态响应，确定构建的稳态响应代理模型的系数向量；基于稳态响应代理模型，确定转子的非线性稳态响应对应的边界。本发明专利技术采用改进的抽样方法，获得具有代表性的稀疏样本空间，对这些样本进行坐标变换，克服多解问题，并结合稳态响应代理模型，完成对转子非线性稳态响应的边界值的量化评估。界值的量化评估。界值的量化评估。

【技术实现步骤摘要】
基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化方法及装置


[0001]本专利技术涉及换热
，尤其涉及一种基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化方法及装置。

技术介绍

[0002]以超临界二氧化碳为工质的布雷顿循环具有热效率高、功率密度大、成本低的优点，在船舶能源动力领域具有良好的应用前景。透平转子是超临界二氧化碳循环系统的核心部件，由于加工偏差、长时服役、恶劣工况和不可预见的故障，其设计和运行参数存在不可避免的改变，且具有不确定性。例如轴承支撑参数、材料属性参数、叶片表面质量剥落、动静间隙变化等参数的随机波动。即使每个不确定性参数的波动水平都较小，但所有不确定性因素叠加起来会给透平转子的非线性稳态响应带来明显影响。因此，在对船舶超临界二氧化碳透平转子进行设计和优化时，考虑不确定性参数对非线性稳态响应的影响，对于评估转子的可靠性，保障转子的安全稳定运行、减少重大的经济损失和避免灾难性事故的发生具有十分重要的意义。
[0003]目前，传统的透平转子非线性稳态响应不确定性量化方法存在以下两方面的缺陷：第一，传统区间方法仅能处理具有单解特性的非线性稳态响应，其中，单解特性指的是每个频率都有唯一的稳态响应解与之对应，然而，对于具有非线性的透平转子，其频响曲线可能在某些频率下具有多个与之对应的稳态响应解，即存在多解现象，此时传统区间方法不再适用；第二，传统区间方法以切比雪夫多项式的零点作为构造样本空间的基础，但是，在基于切比雪夫零点进行稀疏抽样时需要借助随机抽样策略，会导致样本空间分布不均，影响最终确定透平转子稳态响应的精度。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化方法及装置，用以解决现有技术中因为样本数据不合适，造成最终确定透平转子的非线性稳态响应的精度不高。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化方法，包括：
[0006]确定影响转子非线性稳态响应的多个物理参数，以及每个所述物理参数的取值范围；
[0007]基于改进后的切比雪夫多项式零点，对所有所述物理参数进行抽样，构成稀疏样本空间；
[0008]基于路径依赖坐标系，确定所述稀疏样本空间中每个样本点的非线性稳态响应对应的坐标变换；
[0009]根据坐标变换后的每个所述样本点的非线性稳态响应，确定构建的稳态响应代理模型的系数向量；
[0010]基于所述稳态响应代理模型，确定所述转子的非线性稳态响应对应的边界。
[0011]可选地，所述基于改进后的切比雪夫多项式零点，对所有所述物理参数进行抽样，构成稀疏样本空间，包括：
[0012]基于改进后的切比雪夫多项式零点，确定每个所述物理参数对应的采样点；
[0013]在所有所述物理参数对应的采样点的个数之和满足预设截断区间的情况下，确定所有所述物理参数对应的采样点构成的样本空间，作为稀疏样本空间。
[0014]可选地，所述基于路径依赖坐标系，确定所述稀疏样本空间中每个样本点的非线性稳态响应对应的坐标变换之前，包括：
[0015]基于所有所述物理参数，以及所述物理参数的取值范围，确定所述物理参数的平均值对应的非线性稳态响应，作为基准响应；
[0016]将所述基准响应对应的第一响应曲线进行等分，按照右手定则，确定每个所述等分点对应的局部坐标系，构成所述路径依赖坐标系。
[0017]可选地，所述基于路径依赖坐标系，确定所述稀疏样本空间中每个样本点的非线性稳态响应对应的坐标变换，包括：
[0018]在所述第一响应曲线中，依次确定所述路径依赖坐标系中指定等分点对应的切线；
[0019]获取所述稀疏样本空间中任意一个样本点的非线性稳态响应，作为待确定响应；
[0020]若第一法线与第二响应曲线中任意两个连续的稳态解连接的直线存在交点，且所述交点的坐标在所述任意两个连续稳态解对应的坐标范围内，则基于所述指定等分点的坐标和所述交点的坐标，确定所述第二响应曲线对应的坐标变换；
[0021]其中，所述第二响应曲线是所述待确定响应对应的响应曲线；所述第一法线是与所述指定等分点对应的切线相垂直的直线。
[0022]可选地，所述根据坐标变换后的每个所述样本点的非线性稳态响应，确定构建的稳态响应代理模型的系数向量，包括：
[0023]采用高效多项式构建稳态响应代理模型；
[0024]基于所述稳态响应代理模型和所述路径依赖坐标系，构造损失函数；
[0025]基于随机梯度下降法，在所述损失函数最小的情况下，确定所述稳态响应代理模型的系数向量。
[0026]可选地，所述基于所述稳态响应代理模型，确定所述转子的非线性稳态响应对应的边界，包括：
[0027]将每个所述物理参数的取值范围划分多个等分，构建新的样本空间；
[0028]基于所述稳态响应代理模型，确定所述新的样本空间中所有样本的输出结果；
[0029]基于所述所有样本的输出结果，确定所述转子的非线性稳态响应对应的边界。
[0030]可选地，所述非线性稳态响应的确定方法包括：
[0031]基于傅里叶变换，以及构建的所述转子的运动模型，确定所述转子的位移对应的第一谐波系数，和所述转子的激振力对应的第二谐波系数；
[0032]基于谐波平衡法，以及所述第一谐波系数和所述第二谐波系数，构建所述转子的运动模型对应的频域残差；
[0033]基于非线性弧长法，确定所述转子的运动模型对应的频域残差的值和所述转子对
应的弧长残差的值均小于预设收敛值时，对应的稳态解，作为所述转子的非线性稳态响应。
[0034]第二方面，本专利技术还提供一种基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化装置，包括：
[0035]确定模块，用于确定影响转子非线性稳态响应的多个物理参数，以及每个所述物理参数的取值范围；
[0036]抽样模块，用于基于改进后的切比雪夫多项式零点，对所有所述物理参数进行抽样，构成稀疏样本空间；
[0037]变换模块，用于基于路径依赖坐标系，确定所述稀疏样本空间中每个样本点的非线性稳态响应对应的坐标变换；
[0038]代理模块，用于根据坐标变换后的每个所述样本点的非线性稳态响应，确定构建的稳态响应代理模型的系数向量；
[0039]边界模块，用于基于所述稳态响应代理模型，确定所述转子的非线性稳态响应对应的边界。
[0040]第三方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述第一方面所述的基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化方法。
[0041]第四方面，本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上所述第一方面所述的基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化方法。
[0042]第五方面，本专利技术还提供一种计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化方法，其特征在于，包括：确定影响转子非线性稳态响应的多个物理参数，以及每个所述物理参数的取值范围；基于改进后的切比雪夫多项式零点，对所有所述物理参数进行抽样，构成稀疏样本空间；基于路径依赖坐标系，确定所述稀疏样本空间中每个样本点的非线性稳态响应对应的坐标变换；根据坐标变换后的每个所述样本点的非线性稳态响应，确定构建的稳态响应代理模型的系数向量；基于所述稳态响应代理模型，确定所述转子的非线性稳态响应对应的边界。2.根据权利要求1所述的基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化方法，其特征在于，所述基于改进后的切比雪夫多项式零点，对所有所述物理参数进行抽样，构成稀疏样本空间，包括：基于改进后的切比雪夫多项式零点，确定每个所述物理参数对应的采样点；在所有所述物理参数对应的采样点的个数之和满足预设截断区间的情况下，确定所有所述物理参数对应的采样点构成的样本空间，作为稀疏样本空间。3.根据权利要求1所述的基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化方法，其特征在于，所述基于路径依赖坐标系，确定所述稀疏样本空间中每个样本点的非线性稳态响应对应的坐标变换之前，包括：基于所有所述物理参数，以及所述物理参数的取值范围，确定所述物理参数的平均值对应的非线性稳态响应，作为基准响应；将所述基准响应对应的第一响应曲线进行等分，按照右手定则，确定每个所述等分点对应的局部坐标系，构成所述路径依赖坐标系。4.根据权利要求3所述的基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化方法，其特征在于，所述基于路径依赖坐标系，确定所述稀疏样本空间中每个样本点的非线性稳态响应对应的坐标变换，包括：在所述第一响应曲线中，依次确定所述路径依赖坐标系中指定等分点对应的切线；获取所述稀疏样本空间中任意一个样本点的非线性稳态响应，作为待确定响应；若第一法线与第二响应曲线中任意两个连续的稳态解连接的直线存在交点，且所述交点的坐标在所述任意两个连续稳态解对应的坐标范围内，则基于所述指定等分点的坐标和所述交点的坐标，确定所述第二响应曲线对应的坐标变换；其中，所述第二响应曲线是所述待确定响应对应的响应曲线；所述第一法线是与所述指定等分点对应的切线相垂直的直线。5.根据权利要求1所述的基于路径依赖坐标系的转子响应不确定性量化方法，其特征在于，所述根据坐标变换后的每个所述样本点的非线性稳态响应，确定构...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑召利，王苇，李勇，柯志武，肖颀，林原胜，赵振兴，代路，李少丹，杨小虎，柳勇，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：