本發(fā)明屬于葉輪機(jī)械，更具體地，涉及一種葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建方法、預(yù)測(cè)方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、葉輪機(jī)械作為最重要的能量轉(zhuǎn)換裝置之一，廣泛應(yīng)用于能源、建筑、環(huán)境、航空、航海等國(guó)民經(jīng)濟(jì)及國(guó)防軍事領(lǐng)域，其流場(chǎng)信息的快速、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)對(duì)于高性能葉輪機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要意義。

2、現(xiàn)有的葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)方法往往通過求解navier-stokes方程來獲取葉輪機(jī)械內(nèi)部流場(chǎng)信息，該方法適用性強(qiáng)，預(yù)測(cè)精度高，可應(yīng)用于復(fù)雜的多級(jí)、全流道葉輪機(jī)械，但通常需先進(jìn)行繁瑣的空間離散化處理，且其計(jì)算耗時(shí)較長(zhǎng)，無法高效準(zhǔn)確地對(duì)葉輪機(jī)械的全流道流場(chǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建方法、預(yù)測(cè)方法及設(shè)備，用以解決現(xiàn)有技術(shù)無法高效準(zhǔn)確地對(duì)葉輪機(jī)械的全流道流場(chǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)的技術(shù)問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建方法，包括：

3、以每個(gè)葉排中各葉片的前緣點(diǎn)所在面和尾緣點(diǎn)所在面為分割面，將葉輪機(jī)械的流體域劃分為無葉柵環(huán)形域和葉排域，并進(jìn)一步以每一個(gè)葉片的吸力面和壓力面為分割面，將葉排域劃分為多個(gè)葉片單流道域，從而將葉輪機(jī)械劃分為不同類型的物理域；所述葉片單流道域包括：靜止導(dǎo)葉單流道域和旋轉(zhuǎn)葉片單流道域兩種類型；

4、將每一種類型的物理域通過坐標(biāo)變換投影到規(guī)則的計(jì)算域中，并設(shè)置對(duì)應(yīng)的代理模型，采用對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練集對(duì)對(duì)應(yīng)的代理模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到各類型物理域的代理模型，進(jìn)而構(gòu)成葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型；

5、其中，物理域所對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練集包括：訓(xùn)練樣本和對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽；

6、所述訓(xùn)練樣本包括：物理域所對(duì)應(yīng)的計(jì)算域左邊界上的速度場(chǎng)分布和右邊界上的壓力場(chǎng)分布，及物理域與對(duì)應(yīng)的計(jì)算域之間的坐標(biāo)變換參數(shù)；計(jì)算域左、右邊界分別對(duì)應(yīng)物理域上流體的進(jìn)口面和出口面；

7、所述標(biāo)簽包括：物理域所對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的真實(shí)流場(chǎng)信息；

8、所述流場(chǎng)信息包括：速度場(chǎng)分布和壓力場(chǎng)分布。

9、進(jìn)一步優(yōu)選地，將物理域分別坐標(biāo)變換投影到規(guī)則的計(jì)算域中的過程包括：

10、對(duì)物理域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并通過坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換為規(guī)則的計(jì)算域中；計(jì)算域中各網(wǎng)格點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的物理域中的各網(wǎng)格點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。

11、進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)于物理域中的任意的網(wǎng)格點(diǎn)坐標(biāo)(x,y)，對(duì)應(yīng)的計(jì)算域中對(duì)應(yīng)網(wǎng)格點(diǎn)的坐標(biāo)記為(ξ，η)；其中，ξ＝ξ(x,y)，η＝η(x,y)；

12、物理域與對(duì)應(yīng)的計(jì)算域之間的坐標(biāo)變換參數(shù)包括：

13、進(jìn)一步優(yōu)選地，計(jì)算域?yàn)榫匦斡?jì)算域。

14、第二方面，本發(fā)明提供了一種葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)方法，包括：基于葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型，對(duì)葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)信息進(jìn)行預(yù)測(cè)；

15、葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型采用本發(fā)明第一方面所提供的構(gòu)建方法構(gòu)建得到；流場(chǎng)信息包括：速度場(chǎng)分布和壓力場(chǎng)分布；

16、葉輪機(jī)械包括：m+1個(gè)無葉柵環(huán)形域與位于相鄰兩個(gè)無葉柵環(huán)形域之間的葉排域；m≥1；第m個(gè)葉排域dl,m與第m個(gè)無葉柵環(huán)形域db,m和第m+1個(gè)無葉柵環(huán)形域db,m+1的交界面分別記為交界面ιm和交界面ιιm；m＝1,2,…,m；葉排域上葉片單流道域的數(shù)量記為n，第m個(gè)葉排域上第n個(gè)葉片單流道域記為dl,m,n；

17、對(duì)葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)信息進(jìn)行預(yù)測(cè)包括：

18、將各無葉柵環(huán)形域和各葉片單流道域分別通過坐標(biāo)變換投影到規(guī)則的計(jì)算域中，并獲取對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)；

19、對(duì)計(jì)算域中交界面ιm和交界面ιιm上的速度場(chǎng)分布和壓力場(chǎng)分布進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到計(jì)算域中交界面ιm和交界面ιιm上速度場(chǎng)分布和壓力場(chǎng)分布的預(yù)測(cè)結(jié)果

20、將和db,m對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型中的無葉柵環(huán)形域代理模型中，得到db,m對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，逆映射返回到相應(yīng)的物理域后，得到db,m上的流場(chǎng)信息；s為預(yù)采集的第一個(gè)葉柵環(huán)形域所對(duì)應(yīng)的計(jì)算域左邊界的速度場(chǎng)分布；

21、將和dl,m,n對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型中的葉片單流道域代理模型中，得到dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，逆映射返回到相應(yīng)的物理域后，得到dl,m,n上的流場(chǎng)信息；為中dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域左邊界的速度場(chǎng)分布的預(yù)測(cè)結(jié)果；為中dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域右邊界的壓力場(chǎng)分布的預(yù)測(cè)結(jié)果；

22、將和db,m+1對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至無葉柵環(huán)形域代理模型中，得到db,m+1對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，逆映射返回到相應(yīng)的物理域后，得到db,m+1上的流場(chǎng)信息；p為預(yù)采集的第m+1個(gè)葉柵環(huán)形域?qū)?yīng)的計(jì)算域右邊界的壓力場(chǎng)分布。

23、進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)計(jì)算域中交界面ιm和交界面ιιm上的壓力場(chǎng)分布進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括：

24、a1、初始化計(jì)算域中交界面ⅰm和交界面ⅱm上的壓力場(chǎng)分布和和分別為dl,m,n所對(duì)應(yīng)的計(jì)算域左、右邊界的壓力場(chǎng)分布的初始值；

25、a2、將和db,m對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至無葉柵環(huán)形域代理模型中，得到當(dāng)前db,m對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，從而得到計(jì)算域中當(dāng)前交界面ⅰm上的速度場(chǎng)分布為當(dāng)前dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域左邊界的速度場(chǎng)分布；

26、將和dl,m,n對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至葉片單流道域代理模型中，得到當(dāng)前dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，從而得到當(dāng)前dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域右邊界的速度場(chǎng)分布進(jìn)而得到計(jì)算域中當(dāng)前交界面ⅱm上的速度場(chǎng)分布

27、將和db,m+1對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至無葉柵環(huán)形域代理模型中，得到當(dāng)前db,m+1對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，從而得到計(jì)算域中當(dāng)前交界面ⅱm上的壓力場(chǎng)分布為當(dāng)前dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域右邊界的壓力場(chǎng)分布；

28、將和dl,m,n對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至葉片單流道域代理模型中，得到當(dāng)前dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，從而得到當(dāng)前dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域左邊界的壓力場(chǎng)分布進(jìn)而得到計(jì)算域中當(dāng)前交界面ⅰm上的壓力場(chǎng)分布

29、a3、判斷與與的差值的絕對(duì)值是否均小于對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值，若是，轉(zhuǎn)至a4；否則，令轉(zhuǎn)至a2；α1為預(yù)設(shè)調(diào)整系數(shù)；

30、a4、將計(jì)算域中當(dāng)前交界面ⅰm和交界面ⅱm上的壓力場(chǎng)分布和作為計(jì)算域中交界面ιm和交界面ιιm上壓力場(chǎng)分布的預(yù)測(cè)結(jié)果

31、其中，m＝1,2,…,m。

32、進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)計(jì)算域中交界面ιm和交界面ιιm上的速度場(chǎng)分布進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括：

33、b1、初始化計(jì)算域中交界面ⅰm和交界面ⅱm上的速度場(chǎng)分布和和分別為dl,m,n所對(duì)應(yīng)的計(jì)算域左、右邊界的速度場(chǎng)分布的初始值；

34、b2、將和db,m+1對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至無葉柵環(huán)形域代理模型中，得到當(dāng)前db,m+1對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，從而得到計(jì)算域中當(dāng)前交界面ⅱm上的壓力場(chǎng)分布為當(dāng)前dl,m,n所對(duì)應(yīng)的計(jì)算域右邊界的壓力場(chǎng)分布；

35、

36、將和dl,m,n對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至葉片單流道域代理模型中，得到當(dāng)前dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，從而得到當(dāng)前dl,m,n所對(duì)應(yīng)的計(jì)算域左邊界的壓力場(chǎng)分布進(jìn)而得到當(dāng)前交界面ⅰm上的壓力場(chǎng)分布

37、將和db,m對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至無葉柵環(huán)形域代理模型中，得到當(dāng)前db,m對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，從而得到計(jì)算域中當(dāng)前交界面ⅰm上的速度場(chǎng)分布為當(dāng)前dl,m,n所對(duì)應(yīng)的計(jì)算域左邊界的速度場(chǎng)分布；

38、將和dl,m,n對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至葉片單流道域代理模型中，得到當(dāng)前dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，從而得到當(dāng)前dl,m,n所對(duì)應(yīng)的計(jì)算域右邊界的速度場(chǎng)分布進(jìn)而得到計(jì)算域中當(dāng)前交界面ⅱm上的速度場(chǎng)分布

39、b3、判斷與與的差值的絕對(duì)值是否均小于對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值，若是，轉(zhuǎn)至b4；否則，令轉(zhuǎn)至b2；α2為預(yù)設(shè)調(diào)整系數(shù)；

40、b4、將計(jì)算域中當(dāng)前交界面ⅰm和交界面ⅱm上的速度場(chǎng)分布和作為計(jì)算域中交界面ⅰm和交界面ⅱm上的速度場(chǎng)分布的預(yù)測(cè)結(jié)果

41、其中，m＝m,m-1,…,1。

42、進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)計(jì)算域中交界面ιm和交界面ιιm上的速度場(chǎng)分布和壓力場(chǎng)分布進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括：

43、c1、初始化計(jì)算域中交界面ιm和交界面ιιm上的速度場(chǎng)分布和以及壓力場(chǎng)分布和和分別為dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域左、右邊界的速度場(chǎng)分布的初始值；和分別為dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域左、右邊界的壓力場(chǎng)分布的初始值；

44、c2、將和db,m對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至無葉柵環(huán)形域代理模型中，得到當(dāng)前db,m對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，從而得到計(jì)算域中當(dāng)前交界面ιm上的速度場(chǎng)分布為當(dāng)前dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域左邊界的速度場(chǎng)分布；

45、將和dl,m,n對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至葉片單流道域代理模型中，得到當(dāng)前dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，從而得到當(dāng)前dl,m,n對(duì)應(yīng)的計(jì)算域左邊界的壓力場(chǎng)分布和右邊界的速度場(chǎng)分布進(jìn)而得到計(jì)算域中當(dāng)前交界面ιm上的壓力場(chǎng)分布和當(dāng)前交界面ιιm上的速度場(chǎng)分布

46、將和db,m+1對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變換參數(shù)輸入至無葉柵環(huán)形域代理模型中，得到當(dāng)前db,m+1對(duì)應(yīng)的計(jì)算域上的流場(chǎng)信息，從而得到計(jì)算域中當(dāng)前交界面ιιm上的壓力場(chǎng)分布

47、c3、判斷與與與與的差值的絕對(duì)值是否均小于對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值，若是，轉(zhuǎn)至c4；否則，令轉(zhuǎn)至c2；α為預(yù)設(shè)調(diào)整系數(shù)；

48、c4、將當(dāng)前交界面ιm和交界面ιιm上的速度場(chǎng)分布和壓力場(chǎng)分布作為計(jì)算域中交界面ιm和交界面ιιm上速度場(chǎng)分布和壓力場(chǎng)分布的預(yù)測(cè)結(jié)果

49、其中，m＝1,2,…,m。

50、第四方面，本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)執(zhí)行本發(fā)明第一方面或第二方面所提供的方法。

51、第五方面，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，其中，在所述計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)控制所述存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行本發(fā)明第一方面或第二方面所提供的方法。

52、總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，能夠取得以下有益效果：

53、1、本發(fā)明提供了一種葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建方法，將葉輪機(jī)械流體域分解為不同類型的物理域，并分別對(duì)不同類型的物理域投影到對(duì)應(yīng)的規(guī)則計(jì)算域中，并設(shè)置對(duì)應(yīng)的代理模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到不同類型物理域的代理模型，進(jìn)而構(gòu)成葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型；本發(fā)明考慮到葉輪機(jī)械不同類型物理域之間的差異，分別對(duì)不同類型的物理域訓(xùn)練對(duì)應(yīng)的代理模型，能夠高效準(zhǔn)確地對(duì)葉輪機(jī)械的全流道流場(chǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，甚至對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的葉輪機(jī)械的全流道流場(chǎng)也能實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)。

54、2、本發(fā)明提供了一種葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)方法，基于采用本發(fā)明第一方面所提供構(gòu)建方法所構(gòu)建的葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)，并利用各區(qū)域界面物理量的連續(xù)性條件，采用迭代計(jì)算實(shí)現(xiàn)全流道流場(chǎng)的預(yù)測(cè)，能夠高效準(zhǔn)確地對(duì)葉輪機(jī)械的全流道流場(chǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

55、3、進(jìn)一步地，本發(fā)明所提供的葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)方法，在預(yù)測(cè)交界面上的速度場(chǎng)分布和壓力場(chǎng)分布時(shí)，通過串行預(yù)測(cè)方式分步更新界面處速度與壓力信息，內(nèi)存占用小，收斂性強(qiáng)。

56、4、進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了一種單級(jí)或多級(jí)的葉輪機(jī)械全流道流場(chǎng)預(yù)測(cè)方法，在預(yù)測(cè)交界面上的速度場(chǎng)分布和壓力場(chǎng)分布時(shí)，通過并行預(yù)測(cè)方式同時(shí)更新界面處速度與壓力信息，收斂速度快。