基于現代最優控制理論的軸流渦輪級S2流面優化設計計算方法探討
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基于現代最優控制理論的軸流渦輪級S2流面優化設計計算方法探討
辛喆 鄒滋祥
中國農業大學水利與土木工程學院 中國科學院工程熱物理研究所
摘要：把數學規劃論和現代最優控制論引入了軸流渦輪級的優化設計，再在優化了的子午面幾何通道內建立包括渦輪級在內所有性能參量的最優流型命題的物理模型及其數學表達式，并歸化為一個在給定初始狀態、自變量終端固定、部分狀態變量終受有約束的條件下使級的輸出功率最大的最優控制問題，應用“代價函數法”及“共軛梯度法”計算得到符合給定約束條件并使目標函數取極值的最優環量分布，結果令人滿意。
關鍵詞：數學規劃輪，最優控制論，渦輪級，優化設計
內容簡介：
1 軸流渦輪級幾何參數的最優化設計
1.1 物理模型及數學表達式
1）優化設計變量 2）渦輪級效率 3）目標函數 4）約束條件 5）損失模型
1.2 非線性數字規劃問題的求解
1.3 優化設計結果
2 軸流渦輪級葉片最佳流型設計
2.1 物理模型及數學表達式
1）狀態向量 2）控制向量 3）系統的微分方程組 4）初始條件 5）約束條件 6）指標泛函
2.2 最優控制問題的求解
1）用“代價函數法”作新的目標函數
2）引入拉格朗日乘子
3）采用共軛梯度方法求解無約束最優控制問題
4）初始控制變量的選取
5）最優步長的選擇
6）計算過程的終止
2.3 計算結果與分析
1）算例 2）計算結果 3）討論與分析
3 結束語
辛喆 鄒滋祥
中國農業大學水利與土木工程學院 中國科學院工程熱物理研究所
摘要：把數學規劃論和現代最優控制論引入了軸流渦輪級的優化設計，再在優化了的子午面幾何通道內建立包括渦輪級在內所有性能參量的最優流型命題的物理模型及其數學表達式，并歸化為一個在給定初始狀態、自變量終端固定、部分狀態變量終受有約束的條件下使級的輸出功率最大的最優控制問題，應用“代價函數法”及“共軛梯度法”計算得到符合給定約束條件并使目標函數取極值的最優環量分布，結果令人滿意。
關鍵詞：數學規劃輪，最優控制論，渦輪級，優化設計
內容簡介：
1 軸流渦輪級幾何參數的最優化設計
1.1 物理模型及數學表達式
1）優化設計變量 2）渦輪級效率 3）目標函數 4）約束條件 5）損失模型
1.2 非線性數字規劃問題的求解
1.3 優化設計結果
2 軸流渦輪級葉片最佳流型設計
2.1 物理模型及數學表達式
1）狀態向量 2）控制向量 3）系統的微分方程組 4）初始條件 5）約束條件 6）指標泛函
2.2 最優控制問題的求解
1）用“代價函數法”作新的目標函數
2）引入拉格朗日乘子
3）采用共軛梯度方法求解無約束最優控制問題
4）初始控制變量的選取
5）最優步長的選擇
6）計算過程的終止
2.3 計算結果與分析
1）算例 2）計算結果 3）討論與分析
3 結束語
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