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申请/专利权人：西安理工大学

摘要：本发明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。

主权项：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：步骤1、根据喷射机构的初始几何结构参数，构建喷射机构的初始三维模型；步骤2、在喷射机构的各设计变量的取值范围内，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，得到各优化参数组对应的三维模型，然后对各三维模型分别进行水气沙三相数值模拟计算，得到各优化参数组在泥沙颗粒特性下的磨损程度以及水力特性；所述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；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；所述水力特性包括喷射机构的出口流量；所述泥沙颗粒特性包括泥沙颗粒的粒径和泥沙颗粒的浓度；所述水气沙三相数值模拟计算的方法如下：采用VOF多相流模型模拟水气两相流，在水气两相流非定常计算稳定后加入离散相颗粒，计算离散相颗粒对喷射机构产生的冲击磨损，得到优化参数组在泥沙颗粒特性下的磨损程度以及水力特性；步骤3、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，采用训练数据集对深度神经网络模型进行训练，得到喷射机构性能预测模型；步骤4、以降低喷射机构的磨损程度为优化目标，以喷射机构的出口流量为优化目标的约束条件，结合喷射机构性能预测模型和多目标优化算法对优化参数组进行寻优，得到磨损程度最小的最优解，采用该最优解对喷射机构进行几何结构设计；采用多目标差分进化优化算法对优化参数组进行寻优，得到磨损程度最小的最优解；根据约束后的优化目标对优化参数组在整个取值范围空间内进行寻优，在多目标寻优过程中，采用喷射机构性能预测模型预测当前最优解的磨损程度和出口流量，迭代优化得到磨损程度最小的优化参数组。

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权利要求：

百度查询： 西安理工大学 一种冲击式水轮机喷射机构的优化方法及系统