水輪機優(yōu)化設計與運行可靠性問題研究.pdf

1、水輪機轉輪是水電機組實現(xiàn)能量轉換的核心部件，其性能的優(yōu)劣對水電機組的運行乃至整個電力系統(tǒng)的生產(chǎn)和安全具有非常重要的意義。因此提高水輪機效率、空蝕性能和穩(wěn)定性是水輪機研究和設計者的追求目標。在此背景下，本文以水輪機轉輪為研究對象，引入計算機輔助幾何設計方法和現(xiàn)代優(yōu)化算法并結合數(shù)值模擬進行水輪機轉輪的優(yōu)化設計，同時開展水輪機運行可靠性問題的研究，主要研究內容如下：
　　1．建立了葉片型面的NURBS參數(shù)化表示方法，在此基礎上推導出由型

2、值點反求控制點的矩陣形式線性方程組，采用張量積曲面方程將葉片型面轉化為空間點陣格式保證了與現(xiàn)行的軟件有良好的接口性。基于最小二乘準則延展自由曲面對混流式葉片不完整信息進行了補充，避免葉片實體造型過程中發(fā)生畸變。
　　2．建立了一種葉片制造質量的評價方法。首先通過遞歸中值濾波器和移動平均法消除由被測表面光潔度、邊界完整性等因素引起的測量誤差，提高了數(shù)據(jù)的可靠性。之后采用改進的多步擬和算法對離散曲面測量數(shù)據(jù)進行了重構，通過與被測曲面的

3、已知數(shù)據(jù)點進行對比以實現(xiàn)曲面制造質量的評價。
　　3．針對標準遺傳算法的易早熟、收斂速度慢等不足提出了改進方法，并通過測試函數(shù)對改進算法的性能進行了評估，將標準遺傳算法發(fā)展為自適應遺傳算法。之后將自適應遺傳算法應用于葉柵的多目標優(yōu)化設計，同時降低了優(yōu)化對象的水力損失系數(shù)和空蝕系數(shù)，證明了優(yōu)化算法的可行性。
　　4．采用基于CFD的分析技術，對某水電廠水輪機轉輪進行了改型設計。并通過模型實驗比較改型前后水輪機轉輪的各項技術參數(shù)