[发明专利]一种回转窑焚烧炉数字孪生平台的设计方法

权利要求书

1.一种回转窑焚烧炉数字孪生平台的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、建立回转窑焚烧炉的三维模型并进行网格划分；

步骤b、使用数值仿真软件COMSOL对不同运行工况下的回转窑焚烧炉进行模拟仿真；

步骤c、收集整理回转窑焚烧炉的模拟仿真数据，将模拟仿真数据整理成可供机器学习使用的模拟仿真数据集；

步骤d、建立最小二乘支持向量机预测模型，使用模拟仿真数据集对预测模型进行训练；

步骤e、使用Python设计回转窑焚烧炉数字孪生平台，实现回转窑焚烧炉内部浓度场和出口浓度的快速预测。

2.根据权利要求1所述的回转窑焚烧炉数字孪生平台的设计方法，其特征在于，所述步骤a中，根据回转窑焚烧炉的实体尺寸，采用四面体网格对三维模型进行网格划分。

3.根据权利要求1所述的回转窑焚烧炉数字孪生平台的设计方法，其特征在于，所述步骤b中，参考回转窑焚烧炉的实际工况，选择添加流体流动、流体传热、化学反应和物质传递共四个接口，并进行多物理场耦合。

4.根据权利要求3所述的回转窑焚烧炉数字孪生平台的设计方法，其特征在于，使用非等温流动将流体流动与流体传热接口耦合；流体流动会影响物质传递，使用反应流将流体流动与物质传递接口耦合；流体的传热产生的温度对化学反应速率产生影响，同时反应吸热或放热影响流体传热的总热量，通过在流体传热接口下添加化学反应热源以及改变化学反应接口下的模型输入温度实现耦合；物质传递场与化学反应相互影响，两者通过浓度变化关系以及反应速率实现相互耦合。

5.根据权利要求1所述的回转窑焚烧炉数字孪生平台设计方法，其特征在于，所述步骤c中，将模拟仿真数据中的各物质浓度场以及出口浓度随时间变化数据导出，经简化去除坏点后整理成模拟仿真数据集。

6.根据权利要求1所述的回转窑焚烧炉数字孪生平台设计方法，其特征在于，所述步骤d中，影响浓度场的因素包括进料量与进气量，将进料量与进气量作为输入量，浓度场数据作为输出量；所述最小二乘支持向量机预测模型为径向基核函数RBF为σ是核函数的带宽，y为最小二乘支持向量机输出数据即浓度场数据，x为预测模型的输入数据即进料量与进气量数据，n表示维度的总数，K(x_i,x)是输入数据到高维空间的非线性映射，通过径向基核函数运算得到；α_i表示第i维上的参数，b为待定常数，通过模拟仿真数据集训练预测模型，得到最优化的α_i和b的值，即完成了最小二乘支持向量机预测模型。

7.根据权利要求1所述的回转窑焚烧炉数字孪生平台设计方法，其特征在于，所述步骤e中，通过回转窑焚烧炉数字孪生平台获得物质浓度场云图和出口浓度随时间变化曲线，不同物质的切换只需点击相关面板即可完成。

8.根据权利要求7所述的回转窑焚烧炉数字孪生平台设计方法，其特征在于，基于Python建立回转窑焚烧炉数字孪生平台：通过QtDesigner布置一氧化碳以及其它物质切换面板，在各自面板下布置相关画布、输入框以及按钮；将最小二乘支持向量机预测模型设置为通过点击相关按钮实现响应，使得通过读取输入框内容，经最小二乘支持向量机预测得到浓度数据后，将浓度数据以云图和曲线形式展现在相应画布上。