一种冲击式水轮机喷射机构的优化方法及系统技术方案

技术编号:42593040 阅读:15 留言:0更新日期:2024-09-03 18:07
本发明专利技术公开了一种冲击式水轮机喷射机构的优化方法及系统,属于冲击式水轮机喷射机构设计领域,该方法根据喷射机构的设计变量生成多个优化参数组,采用各优化参数组对初始三维模型分别进行更新,并结合水气沙三相数值模拟计算,得到各优化参数组的磨损程度以及水力特性;根据各优化参数组,以及对应的磨损程度、水力特性和泥沙颗粒特性构建训练数据集并对深度神经网络模型训练,得到喷射机构性能预测模型;以降低磨损程度为优化目标,结合多目标差分进化优化算法对喷射机构的几何结构参数寻优,获得优化目标最小的最优解;该方法能够对喷射机构的几何结构设计进行高效优化,可显著抑制喷射机构的磨损,具有较强的实用价值和推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冲击式水轮机喷射机构设计领域,具体为一种冲击式水轮机喷射机构的优化方法及系统


技术介绍

1、冲击式水轮机的应用水头范围非常宽,在30m~3000m内均可适用,是一种适合大水头电站的重要机型,在冲击式水轮机的运行过程中,水流经喷射机构后加速射出,接触空气后形成高速射流,喷入曲率急剧变化的水斗表面并快速从水斗流出。水流在上述流动过程中,存在着复杂的水气两相流动。而电站一般建设在较高的山麓,水流会携带一定量的泥沙通过冲击式水轮机,对于一些泥沙含量较高的河流而言,喷射机构和水斗都会受到较为严重的磨损,从而造成射流质量下降、功率下降以及运行维护成本增加等后果,严重时还可能威胁冲击式水轮机的安全稳定运行。因此,分析泥沙颗粒对喷射机构的影响机制和影响程度,进行含沙条件下冲击式水轮机喷射机构的几何结构优化,对于提升冲击式水轮机运行稳定性具有重要意义。

2、现如今对于冲击式水轮机的几何结构优化,主要是依据电站的经验数据进行优化,在对喷射机构进行几何结构优化时没有考虑到运行工况(如泥沙颗粒特性)对优化参数的影响,且未开展对喷射机构的水力特性约束;其本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种冲击式水轮机喷射机构的优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机喷射机构的优化方法,其特征在于,步骤2中喷射机构的设计变量包括喷嘴角度、喷针角度、喷针直径、喷嘴直径和喷针过渡段直径。

3.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机喷射机构的优化方法,其特征在于,步骤2中采用均匀采样法对各设计变量在取值范围内进行采样,得到多个优化参数组。

4.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机喷射机构的优化方法,其特征在于,所述水气沙三相数值模拟计算的方法如下:

5.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机喷射机构的优化方...

【技术特征摘要】

1.一种冲击式水轮机喷射机构的优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机喷射机构的优化方法,其特征在于,步骤2中喷射机构的设计变量包括喷嘴角度、喷针角度、喷针直径、喷嘴直径和喷针过渡段直径。

3.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机喷射机构的优化方法,其特征在于,步骤2中采用均匀采样法对各设计变量在取值范围内进行采样,得到多个优化参数组。

4.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机喷射机构的优化方法,其特征在于,所述水气沙三相数值模拟计算的方法如下:

5.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机喷射机构的优化方法,其特征在于,所述磨损程度包括磨损率最大值、磨损率平均值以及磨损范围;

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【专利技术属性】
技术研发人员:李琛玺郭鹏程沈佩荣李方孙帅辉
申请(专利权)人:西安理工大学
类型:发明
国别省市:

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