[发明专利]基于零转速特性线的燃气轮机涡轮低转速特性线外推方法

说明书

本发明公开了一种基于零转速特性线的燃气轮机涡轮低转速特性线外推方法。它包括如下步骤，步骤一：对涡轮特性线进行描述改进；步骤二：将涡轮零转速特性数据和已知涡轮高转速特征数据作为样本数据；步骤三：结合样本数据，利用支持向量机拟合的方法对燃气轮机涡轮低转速特性线进行外推。本发明具有提高涡轮特性线外推精度的优点。

技术领域

本发明涉及燃气轮机涡轮技术领域，更具体地说它是一种基于零转速线的燃气轮机涡轮低转速特性线外推方法。

背景技术

在燃气轮机的起动过程建模研究中，一个非常复杂的问题是燃气轮机的低转速部件特性难以获取，主要原因是由于低转速的部件特性受外界随机因素影响较大，并且低转速区域部件内部流场的气流速度和气流攻角与设计值差别较大，因此在试验和数值计算中都较难获取。考虑到燃气轮机高转速下的部件特性较容易获取，因此，燃气轮机低转速部件特性的获取通常是采用依据高转速部件特性数据进行拟合外推的方法。

国内对燃气轮机部件特性的描述一般采用传统描述方式，即用压比、转速、效率、流量四个变量来表征部件特性。但由于传统描述方式得到的特性线具有非线性，因而，由传统描述方式结合高转速部件特征数据进行外推而得到的低转速部件特性并不能达到满意精度。刘建勋博士、李应红院士(2007年2月《发动机起动过程部件特性的一种改进描述》，燃气涡轮试验与研究)提出了一种新的部件特性描述方式，用换算扭矩代替效率，并用出口条件表示的换算转速代替常规的换算转速，使得改进后的部件特性线性程度更高。但是根据改进后的部件特性描述方式，根据已知的高转速涡轮部件特性数据结合支持向量机的外推方法得到的低转速部件特性数据精度不高。

因此，现亟需开发一种提高涡轮特性线外推精度的燃气轮机涡轮低转速特性线改进方法。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种基于零转速特性线的燃气轮机涡轮低转速特性线外推方法，在采用支持向量机和涡轮特性线转换描述方法相结合的基础上，通过在支持向量机的训练集中加入零转速线的特征数据，提高涡轮特性线外推精度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：基于零转速特性线的燃气轮机涡轮低转速特性线外推方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：对涡轮特性线进行描述改进；

步骤二：将涡轮零转速特性数据和已知涡轮高转速特征数据作为样本数据；

步骤三：结合样本数据，利用支持向量机拟合的方法对燃气轮机涡轮低转速特性线进行外推。

在上述技术方案中，在步骤一中，对涡轮特性线进行描述的改进，涡轮特性线用换算转速n_tnp和膨胀比π_t来表示换算流量G_tnp和换算扭矩T_qnp，改进后的涡轮特性线描述为：

式(1-1)中：n_tnp为换算转速；

π_t为膨胀比；

G_tnp为换算流量；

T_qnp为换算扭矩；

f₁,f₂为两个未知的函数。

在上述技术方案中，在步骤二中，由于涡轮零转速线必然过压比为1且流量为0的点，结合涡轮高转速的特性数据，将零转速特征点作为训练数据的一部分。

在上述技术方案中，在步骤三中，在进行拟合时，首先通过非线性变换x→Ψ(x)将输入空间映射到一个高维的特征空间，然后依据统计学习理论中的结构风险最小化准则，在特征空间进行最优线性逼近，即：