凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化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凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法及装置，所述方法包括：基于凝水泵转子的动力学模型以及凝水泵转子与流体作用的耦合作用模型，获取凝水泵转子的第一非线性动力学模型；基于样本空间中的样本对第一非线性动力学模型进行非线性特征值分析，获取样本对应的非线性特征值；基于复数多项式和样本对应的非线性特征值，获取凝水泵转子非线性模态的复数代理模型；基于复数代理模型，获取凝水泵转子的稳定性边界。本发明专利技术通过基于凝水泵转子与流体作用，建立了非线性动力学模型，基于非线性特征值，建立复数代理模型，基于复数代理模型，获取凝水泵转子的稳定性边界，实现了对凝水泵转子非线性模态不确定性的量化。性的量化。性的量化。

【技术实现步骤摘要】
凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法及装置


[0001]本专利技术涉及海洋核动力平台
，尤其涉及一种凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法及装置。

技术介绍

[0002]凝水泵转子是海洋核动力平台动力系统的重要组成部分，具有微小化和高速化的特点，其动力学设计的安全性对于保障动力系统的安全稳定运行具有极为重要的意义。
[0003]凝水泵转子的工作环境十分严苛，导致凝水泵转子对环境等因素极为敏感。当转子的特征频率与外部激励的特征频率接近或者相等时，凝水泵转子会发生振动响应幅值增加的现象，影响其安全性。此外，当凝水泵转子的非线性模态的实部大于零时，其振动会发散，振动幅值不断增加，最终会导致机毁人亡。因此，在凝水泵转子的动力学设计中，转子的非线性模态是最重要的校核目标之一。
[0004]在传统的凝水泵转子的模态分析中，存在两大容易忽略的特性，即非线性和不确定性。一方面，在运行过程中，凝水泵转子会与流体发生剧烈的相互运动，非线性流体激振力会使得转子的模态特性也具有非线性，但是该非线性效应几乎从未被考虑。另一方面，在凝水泵转子的加工、制造和运行过程中，会出现多种无法消除的不确定性，这些不确定性会出现在材料特征、几何参数、支撑参数和外部激励等方面，进而导致转子的非线性模态发生明显改变，影响转子的安全性。综合以上分析可以发现，模态的非线性和不确定性给凝水泵转子的安全性评估带来非常大的困难。
[0005]综上，亟需开发一种兼顾求解效率和求解精度的，凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法，以评估凝水泵转子的可靠性，保障海洋核动力平台动力系统的安全稳定运行。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法及装置。
[0007]本专利技术提供一种凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法，包括：
[0008]基于凝水泵转子的动力学模型以及所述凝水泵转子与流体作用的耦合作用模型，获取所述凝水泵转子的第一非线性动力学模型；
[0009]基于样本空间中的样本对所述第一非线性动力学模型进行非线性特征值分析，获取所述样本对应的非线性特征值；
[0010]基于复数多项式和所述样本对应的非线性特征值，获取凝水泵转子非线性模态的复数代理模型；
[0011]基于所述复数代理模型，获取所述凝水泵转子的稳定性边界。
[0012]可选地，所述基于样本空间中的样本对所述第一非线性动力学模型进行非线性特征值分析，获取所述样本对应的非线性特征值，包括：
[0013]基于所述样本空间中的样本对应的物理参数和所述第一非线性动力学模型，获取第二非线性动力学模型；
[0014]基于摄动法、谐波平衡法和牛顿迭代法对所述第二非线性动力学模型进行求解，获取稳态解；
[0015]将所述稳态解叠加周期性的小扰动后代入所述第二非线性动力学模型，并利用谐波平衡法进行求解，获取样本对应的非线性特征值。
[0016]可选地，所述基于摄动法、谐波平衡法和牛顿迭代法对所述第二非线性动力学模型进行求解，获取稳态解，包括：
[0017]利用摄动法对所述第二非线性动力学模型进行求解，获取假设稳态解；
[0018]将所述假设稳态解代入所述第二非线性动力学模型，并利用谐波平衡法，获取所述第二非线性动力学模型对应的残差方程；
[0019]利用牛顿迭代法对所述第二非线性动力学模型进行迭代，在所述残差方程收敛的情况下，获取所述稳态解。
[0020]可选地，所述基于样本空间中的样本对所述第一非线性动力学模型进行非线性特征值分析，获取所述样本对应的非线性特征值之前，包括：
[0021]基于不确定性维度，获取切比雪夫多项式零点张量积空间；
[0022]对所述切比雪夫多项式零点张量积空间进行随机抽样，在样本的均匀度达到最小的情况下，获取所述样本空间。
[0023]可选地，所述基于所述复数代理模型，获取所述凝水泵转子的稳定性边界，包括：
[0024]将在二维空间中生成的随机样本代入所述复数代理模型，获取所述随机样本对应的稳定性判据；
[0025]基于所述稳定性判据，获取所述凝水泵转子的稳定性边界。
[0026]可选地，所述随机抽样的抽样个数是基于切比雪夫多项式的阶数和不确定性维度确定的。
[0027]本专利技术还提供一种凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化装置，包括：
[0028]第一获取模块，用于基于凝水泵转子的动力学模型以及所述凝水泵转子与流体作用的耦合作用模型，获取所述凝水泵转子的第一非线性动力学模型；
[0029]第二获取模块，用于基于样本空间中的样本对所述第一非线性动力学模型进行非线性特征值分析，获取所述样本对应的非线性特征值；
[0030]第三获取模块，用于基于复数多项式和所述样本对应的非线性特征值，获取凝水泵转子非线性模态的复数代理模型；
[0031]第四获取模块，用于基于所述复数代理模型，获取所述凝水泵转子的稳定性边界。
[0032]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述中的任一项所述凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法。
[0033]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述中的任一项所述凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法。
[0034]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器
执行时实现如上述中的任一项所述凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法。
[0035]本专利技术提供的凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法及装置，通过基于凝水泵转子与流体作用，建立了非线性动力学模型，基于非线性动力学模型的非线性特征值，建立复数代理模型，基于复数代理模型，获取凝水泵转子的稳定性边界，实现了对凝水泵转子非线性模态不确定性的量化。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1是本专利技术实施例提供的凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法的流程示意图之一；
[0038]图2是本专利技术实施例提供的凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法的流程示意图之二；
[0039]图3是本专利技术实施例提供的凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化装置的结构示意图；
[0040]图4是本专利技术实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0041]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法，其特征在于，包括：基于凝水泵转子的动力学模型以及所述凝水泵转子与流体作用的耦合作用模型，获取所述凝水泵转子的第一非线性动力学模型；基于样本空间中的样本对所述第一非线性动力学模型进行非线性特征值分析，获取所述样本对应的非线性特征值；基于复数多项式和所述样本对应的非线性特征值，获取凝水泵转子非线性模态的复数代理模型；基于所述复数代理模型，获取所述凝水泵转子的稳定性边界。2.根据权利要求1所述的凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法，其特征在于，所述基于样本空间中的样本对所述第一非线性动力学模型进行非线性特征值分析，获取所述样本对应的非线性特征值，包括：基于所述样本空间中的样本对应的物理参数和所述第一非线性动力学模型，获取第二非线性动力学模型；基于摄动法、谐波平衡法和牛顿迭代法对所述第二非线性动力学模型进行求解，获取稳态解；将所述稳态解叠加周期性的小扰动后代入所述第二非线性动力学模型，并利用谐波平衡法进行求解，获取样本对应的非线性特征值。3.根据权利要求2所述的凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法，其特征在于，所述基于摄动法、谐波平衡法和牛顿迭代法对所述第二非线性动力学模型进行求解，获取稳态解，包括：利用摄动法对所述第二非线性动力学模型进行求解，获取假设稳态解；将所述假设稳态解代入所述第二非线性动力学模型，并利用谐波平衡法，获取所述第二非线性动力学模型对应的残差方程；利用牛顿迭代法对所述第二非线性动力学模型进行迭代，在所述残差方程收敛的情况下，获取所述稳态解。4.根据权利要求1所述的凝水泵转子非线性模态不确定性的数字化量化方法，其特征在于，所述基于样本空间中的样本对所述第一非线性动力学模型进行非线性特征值分析，获取所述样本对应的非线性特征值之前，包括：基于不确定性维度，获取切比雪夫多项式零点张量积空间；对所述切...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑召利，柯志武，吴君，肖颀，林原胜，赵振兴，王苇，李勇，陈列，吴牧云，徐广展，
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：