[发明专利]一种基于响应面模型的侧式进出水口扩散段体型优化方法及应用

权利要求书

1.一种基于响应面模型的侧式进出水口扩散段体型优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、定义优化条件

选择对进/出水口水力特性影响较大的扩散段体型参数作为参数变量，并定义目标函数；

S2、样本采样

参考初设扩散段体型参数，对各个参数变量给定取值上、下限，根据最优拉丁超立方设计在参数变量变化范围内进行采样得到均匀分布的样本；

S3、CFD数值模拟计算

根据各个样本的扩散段体型参数对进/出水口进行建模，对模型采取结构化网格的形式进行划分，对划分好的网格文件进行前处理，对每个样本分别进行进流和出流两个工况的计算，将所有样本的计算结果记录于输出文件中；

S4、响应面模型的构建及精度评估

根据所有样本的计算结果建立参数变量与目标函数之间的函数关系，此函数关系即为响应面模型，并对响应面模型进行精度评估，满足精度要求后，构建响应面模型；

S5、优化分析

采用NSGA-Ⅱ算法对响应面模型进行多目标优化分析，在响应面模型中找到使得目标函数取得最优的点，其相应的参数变量对应的扩散段体型即最优体型。

2.根据权利要求1所述的一种基于响应面模型的侧式进出水口扩散段体型优化方法，其特征在于：在步骤S1中，扩散段体型参数包括：孔口宽度(10)、分流墩墩头中孔宽度(11)、分流墩墩头边孔宽度(12)、孔口高度(13)、扩散段长度(14)、水平扩散角(15)以及垂直扩张角(16)。

3.根据权利要求2所述的一种基于响应面模型的侧式进出水口扩散段体型优化方法，其特征在于：在步骤S1中，选取扩散段长度(14)、分流墩墩头中孔宽度(11)、孔口高度(13)作为参数变量。

4.根据权利要求2所述的一种基于响应面模型的侧式进出水口扩散段体型优化方法，其特征在于：在步骤S1中，将进流工况及出流工况的拦污栅断面流速不均匀系数、相邻中边孔孔口流量不均匀程度及水头损失系数之和作为目标函数。

5.根据权利要求1所述的一种基于响应面模型的侧式进出水口扩散段体型优化方法，其特征在于：在步骤S3中，需模拟的计算区域包括：输水隧洞、渐变段、扩散段、调整段、防涡梁段、明渠段以及对称式分布的部分库区。

6.根据权利要求1所述的一种基于响应面模型的侧式进出水口扩散段体型优化方法，其特征在于：在步骤S4中，采用二阶响应面模型建立参数变量与目标函数之间的关系，并通过Isight软件得到参数变量与目标函数_l之间的关系；

其中：二阶响应面模型的基本形式为：

式中：F为目标函数；n为参数变量的个数；X为参数变量；为多项式系数；i和k为参数变量的序号；j为目标函数的序号。

7.根据权利要求1所述的一种基于响应面模型的侧式进出水口扩散段体型优化方法，其特征在于：在步骤S4中，采用R²方法对响应面模型进行精度评估，若R²大于0.9则其满足精度要求，可以构建响应面模型；若不满足精度要求，则在原有样本基础上额外采样进行建模计算得到响应面模型，并对该响应面模型进行精度评估，重复操作直至响应面模型满足精度需求。

8.一种计算机设备，其特征在于：所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行实施权利要求1-6任意一项所述基于响应面模型的侧式进出水口扩散段体型优化方法。

9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行实施权利要求1-6任意一项所述基于响应面模型的侧式进出水口扩散段体型优化方法。

10.一种信息数据处理终端，其特征在于：所述信息数据处理终端用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施权利要求1-6任意一项所述基于响应面模型的侧式进出水口扩散段体型优化方法。