【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃气轮机，具体地涉及一种排气扩压器结构优化方法及一种排气扩压器结构优化系统。
技术介绍
1、燃气轮机由于具有功率密度大、效率高、启停反映迅速等特点，以燃气轮机作为核心装置的联合循环电站在电力负荷调峰方面可以发挥巨大的作用。随着燃气轮机的使用越来越广泛，发挥的作用越来越重要，如何提升燃气轮机的运行效率和性能成为一个重要的工程问题。燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮、排气扩压器等主要部件组成。燃气轮机在工作过程中，空气经压气机做功后成为高压气流，高压气流流入燃烧室后与燃料混合，点火燃烧后形成高温高压的高速气流流入涡轮部件，推动涡轮做功，涡轮末级叶片排出的燃气仍然具有非常高的速度，排气扩压器安装于涡轮下游，对涡轮排出的高速燃气进行减速增压，将涡轮出口燃气的动能转化为排气扩压器出口的静压，最后排入大气环境。因而排气扩压器可以降低涡轮出口背压，增加涡轮的膨胀比，进而提升燃气轮机整机的运行效率。
2、如图1所示，图1是一种现有排气扩压器的结构示意图。排气扩压器主要由外壳体、轮毂及连接二者的支撑板构成，静压恢复系数是评价排气扩压器静压恢复能力的核心指标。通过对排气扩压器的结构进行改进和优化研究则可以进一步提升其静压恢复性能。当前针对排气扩压器的结构改进和优化设计方法存在以下不足：
3、（1）针对排气扩压器的改进设计方法通常基于设计经验或实验测量结果展开，前者需要设计人员具备丰富的设计经验，后者则需要通过开展大量的实验来对排气扩压器结构进行改进或优化以提升气动性能，需要耗费大量的资源；
4、（2
5、因此，如何在节约人力资源和实验资源的条件下，开展不同进气条件下的不同几何尺寸排气扩压器的结构优化设计是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施方式的目的是提供一种排气扩压器结构优化方法及系统，以至少解决上述的无法在节约人力资源和实验资源的条件下，开展不同进气条件下的不同几何尺寸排气扩压器的结构优化设计的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种排气扩压器结构优化方法，包括：
3、s110：对预构建的参数化计算模型中的待优化排气扩压器的待优化结构进行样条曲线几何表示，得到由n个控制点表示的参数化几何曲线；
4、s120：基于n个控制点的预设坐标变化空间范围，抽取各个控制点的m个样本坐标，生成由各个控制点的m个样本坐标构成的m个对应的排气扩压器计算模型；
5、s130：对各排气扩压器计算模型开展数值计算，得到数值仿真结果；
6、s140：基于数值仿真结果和n个控制点的坐标参数之间的映射关系，构建代理模型，并验证代理模型的精度，若验证结果不满足预设精度标准，则按照预设样本添加规则增加排气扩压器计算模型的数量，并基于各新的排气扩压器计算模型重复执行s130至s140，直至获得满足预设精度标准的代理模型；
7、s150：对满足预设精度标准的代理模型进行寻优求解，基于寻优求解结果，得到最终排气扩压器模型。
8、可选的，上述参数化计算模型的构建规则包括：
9、根据待优化排气扩压器的尺寸数据，匹配预设关键参数的输入数值；其中，预设关键参数至少包括进气口直径、出气口直径、进气导叶厚度、进气导叶长度和进气导叶偏转角度；
10、基于预设关键参数的输入数值，构建进气模拟调节子模型；
11、基于待优化排气扩压器的尺寸数据，构建排气扩压器子模型；
12、根据进气模拟调节子模型和排气扩压器子模型，得到参数化计算模型。
13、可选的，上述样条曲线几何表示的方法包括b样条曲线几何表示方法和/或贝塞尔曲线几何表示方法。
14、可选的，上述b样条曲线几何表示方法的函数表达式如下：
15、；
16、其中，是参数化几何曲线上的点坐标向量，n为控制点的数量，为控制点坐标，0≤i≤n-1，为控制点坐标影响权重的多项式基函数，t为生成参数化几何曲线时节点向量的取值范围，d-1为曲线的次数。
17、可选的，上述基于n个控制点的预设坐标变化空间范围，抽取各个控制点的m个样本坐标，生成由各个控制点的m个样本坐标构成的m个对应的排气扩压器计算模型，包括：
18、采用拉丁超立方抽样方法在各个控制点的预设坐标变化空间范围内抽取m个样本坐标，得到m个形状不同的样条曲线；
19、利用m个样条曲线对应构建m个对应的排气扩压器计算模型。
20、可选的，上述在对各排气扩压器计算模型开展数值计算之前，该方法还包括：
21、进行各排气扩压器计算模型的预处理，包括：
22、对各个排气扩压器计算模型进行网格划分。
23、可选的，上述对各排气扩压器计算模型开展数值计算，得到数值仿真结果，包括：
24、对任一排气扩压器计算模型进行数值计算，当数值计算结果不满足预设收敛标准时，调整预设收敛标准，继续对该排气扩压器计算模型进行数值计算，直至数值计算结果满足预设收敛标准；
25、遍历所有排气扩压器计算模型，得到数值仿真结果；其中，数值仿真结果包括各个排气扩压器计算模型的数值计算结果。
26、可选的，上述基于数值仿真结果和n个控制点的坐标参数之间的映射关系，构建代理模型，包括：
27、根据数值仿真结果和n个控制点的坐标参数，构建代理模型；其中，代理模型为kriging代理模型。
28、可选的，上述预设样本添加规则为最小预测准则。
29、可选的，上述对满足预设精度标准的代理模型进行寻优求解，基于寻优求解结果，得到最终排气扩压器模型，包括：
30、利用nsga-ii算法对满足预设精度标准的代理模型进行寻优求解，得到帕累托前沿解集；
31、根据帕累托前沿解集中的控制点坐标，得到优化后的结构型线；
32、利用优化后的结构型线替换待优化排气扩压器中对应的结构型线，得到最终排气扩压器模型。
33、本专利技术第二方面提供一种排气扩压器结构优化系统，包括：
34、样条曲线几何表示模块，用于对预构建的参数化计算模型中的待优化排气扩压器的待优化结构进行样条曲线几何表示，得到由n个控制点表示的参数化几何曲线；
35、排气扩压器计算模型生成模块，用于基于n个控制点的预设坐标变化空间范围，抽取各个控制点的m个样本坐标，生成由各个控制点的m个样本坐标构成的m个对应的排气扩压器计算模型；
36、数值仿真模块，用于对各排气扩压器计算模型开展数值计算，得到数值仿真结果；
37、精度验证模块，用于基于数值仿真结果和n个控制点的坐标参数之间的映射关系，构建代理模型，并验证代理模型的精度，若验证结本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种排气扩压器结构优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，所述参数化计算模型的构建规则包括：
3.根据权利要求1所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，所述样条曲线几何表示的方法包括B样条曲线几何表示方法和/或贝塞尔曲线几何表示方法。
4.根据权利要求3所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，所述B样条曲线几何表示方法的函数表达式如下：
5.根据权利要求1所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，所述基于n个控制点的预设坐标变化空间范围，抽取各个控制点的m个样本坐标，生成由各个控制点的m个样本坐标构成的m个对应的排气扩压器计算模型，包括：
6.根据权利要求1所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，在对各排气扩压器计算模型开展数值计算之前，所述方法还包括：
7.根据权利要求1所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，所述对各排气扩压器计算模型开展数值计算，得到数值仿真结果，包括：
8.根据权利要求1所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，所述预设样本添加规则为最小预测准则。
10.根据权利要求1所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，所述对满足预设精度标准的代理模型进行寻优求解，基于寻优求解结果，得到最终排气扩压器模型，包括：
11.一种排气扩压器结构优化系统，其特征在于，包括：
12.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，其特征在于，该指令在被处理器执行时使得所述处理器被配置成执行权利要求1至10中任一项权利要求所述的排气扩压器结构优化方法。
13.一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至10中任一项权利要求所述的排气扩压器结构优化方法。
...【技术特征摘要】
1.一种排气扩压器结构优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，所述参数化计算模型的构建规则包括：
3.根据权利要求1所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，所述样条曲线几何表示的方法包括b样条曲线几何表示方法和/或贝塞尔曲线几何表示方法。
4.根据权利要求3所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，所述b样条曲线几何表示方法的函数表达式如下：
5.根据权利要求1所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，所述基于n个控制点的预设坐标变化空间范围，抽取各个控制点的m个样本坐标，生成由各个控制点的m个样本坐标构成的m个对应的排气扩压器计算模型，包括：
6.根据权利要求1所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，在对各排气扩压器计算模型开展数值计算之前，所述方法还包括：
7.根据权利要求1所述的排气扩压器结构优化方法，其特征在于，所述对各排气扩压器计算模型开展数值计算，得到数值仿真结果，包括：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈国庆，董雨轩，庄柯，李军，潘超，延寒，
申请(专利权)人：国家能源集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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