[发明专利]一种叶轮机械叶片的自动优化方法

权利要求书

1.一种叶轮机械叶片的自动优化方法，所述叶轮机械包括压缩机，汽轮机、涡轮机、烟气轮机、膨胀机，其特征在于，所述叶轮机械叶片的自动优化方法至少包括如下步骤：

SS1.对初始叶轮机械叶片进行参数化建模，选用改进类别形状变换法分别对初始叶轮机械叶片的压力面型线和吸力面型线进行参数化拟合，获得参数化建模形状函数的权重因子A_r；

SS2.采用样本抽样方法，对步骤SS1中得到的参数化建模形状函数的权重因子A_r进行抽样；

SS3.采用改进类别形状变换法，利用步骤SS2抽样得到的权重因子A_r重新进行叶片的参数化建模，获得不同构型的叶片几何型线；

SS4.对步骤SS3得到的叶片几何型线进行相应的数值计算，运用代理模型获得形状函数的权重因子A_r和目标值y的函数关系y＝F(x)；

SS5.将步骤SS4中的函数关系y＝F(x)作为目标函数，采用立方混沌映射鲸鱼优化算法寻找最佳目标值对应的参数化建模形状函数的权重因子A_r；

SS6.用改进类别形状变换法，将步骤SS5获得的权重因子A_r进行叶片的参数化建模，获得最优构型的叶片几何。

2.根据上述权利要求所述的一种叶轮机械叶片的自动优化方，其特征在于，在步骤SS1所述的改进类别形状变换法，叶片由类别函数C(Ψ)和形状函数S(Ψ)乘积加上表示尾缘特征的函数来拟合叶型，数学模型如下式(1)所示：

ξ(Ψ)＝C(Ψ)S(Ψ)+ΨΔζ (1)

式中：Ψ为叶型无量纲横坐标，Ψ＝xc^-1，x为叶型横坐标，c为弦长；ζ为叶型无量纲纵坐标，ζ＝yc^-1，y为叶型纵坐标，c为弦长；Δζ为叶型无量纲尾缘厚度，Δζ＝Δy_TEc^-1，Δy_TE为叶型尾缘厚度，c为弦长；

类别函数C(Ψ)用来定义基本外形，如下式(2)所示：

式中：N₁,N₂为控制系数，对应不同的基本外形，N₁主要决定叶型前缘形状，N₂则主要决定叶型尾缘形状；

为形状函数S(Ψ)用来对基本外形进行修正，如下式(3)所示：

式中：r为多项式的指数；n为多项式的阶数；A_r为相应的权重因子。

3.根据上述权利要求所述的一种叶轮机械叶片的自动优化方法，其特征在于，在步骤SS2所述的样本抽样方法，包括随机抽样、系统抽样、分层抽样和整群抽样等多种方法。

4.根据上述权利要求所述的一种叶轮机械叶片的自动优化方法，其特征在于，在步骤SS4所述的代理模型方法，包括多项式响应曲面法、克里金法、支持向量机、空间映射和人工神经网络等多种方法。

5.根据上述权利要求所述的一种叶轮机械叶片的自动优化方法，其特征在于，在步骤SS5所述的立方混沌映射鲸鱼优化算法,采用立方映射混沌算子对种群初始化，立方映射混沌算子如下式4所示：

x_i+1＝4x_i³-3x_i|x_i|＜1x_i≠0,i＝1,2,3… (4)

初始化鲸鱼种群由M个d维个体组成，采用立方映射初始化鲸鱼种群的具体过程为：随机产生一个上下限为1和-1的d维向量作为第一个个体，之后用式对第一个个体的每一维进行迭代得到剩余M-1个个体，最后使用式(5)将立方映射产生的变量值映射到鲸鱼个体上。

式中，X_ui、X_li分别为每个个体每个维度的上下限，X_i为映射后的鲸鱼个体。