[发明专利]一种工业汽轮机排汽系统优化方法

权利要求书

1.一种工业汽轮机排汽系统的优化方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、设叶轮机械内部流动服从N-S方程，考虑粘性和间隙泄露实际的影响，将排汽缸扩压器部分进行三维结构特征参数化；以便后期调用宏文件修改排汽缸扩压器的结构；

步骤2、对排汽缸前的低压级组进行建模，进行单通道网格划分和气动计算；边界条件为设计参数，进口给定总温、总压、水蒸汽的干度，出口给定静压，计算工质为水蒸汽；应用三维流体数值计算软件分析低压叶片的气动性能，计算得到低压叶片组出口的压力、温度、气流角的分布；

步骤3、应用网格划分软件对结构参数化后的排汽缸进行网格划分，对边界层进行加密，使得网格质量符合选用湍流模型的Y+值要求；记录网格划分过程，录制为宏，在后期优化过程中调用该宏，实现网格的自动划分；

步骤4、将步骤2得到的低压叶片组出口的气动参数加入到排汽缸进口，作为排汽缸进口条件，排汽缸出口给定背压，应用三维流体数值计算软件对排汽缸气动性能进行分析，选择合适的湍流模型来计算排汽缸的气动特性，计算残差小于10E-5，且稳定，则视为流场收敛；保存计算过程的设置，来保证每次优化计算的计算设置一致性；

步骤5、提取排汽缸数值计算的结果，排汽缸进出口总温、总压、速度，并计算得到排汽缸的静压恢复系数和总压损失系数；

步骤6、将上述步骤1～步骤5集成在软件优化平台SiPESC.OPT上，并应用优化算法对排汽缸的静压恢复系数和总压损失系数进行寻优，将排汽缸的扩压器角度和长度作为控制变量，改变控制变量的大小，得到不同的目标函数值。

2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，三维流体数值计算软件采用CFX或Fluent；网格划分软件采用Turbogrid或ICEM或Gambit。

3.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，步骤6中的优化算法采用蚁群算法或遗传算法。

4.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，步骤1中排汽缸扩压器部分进行三维结构特征参数化具体是对扩压器结构的导叶持环部分参数化建模，导叶持环分为两段，定义四个参数化变量，分别是D8是扩压器第一段起始角度，D9是扩压器第一段长度，D10是扩压器第二段起始角度，D11是扩压器第二段长度。

5.根据权利要求4所述的优化方法，其特征在于，根据排汽缸的工艺和强度刚度要求，确定D8、D9、D10、D11这四个变量如下：

D8的范围为：0.3490658rad~0.78539815rad，D9的范围为：0.06m~0.12m，D10的范围为：0.610865rad~1.0471975rad，D11的范围为：0.25m~0.4m。