Tối ưu hóa hình dạng dựa trên bề mặt phản hồi của ống dẫn nước Francis

Emerald - Tập 17 Số 1 - Trang 34-45 - 2007
Daniel Marjavaara1, Staffan Lundström1
1Division of Fluid Mechanics, Luleå University of Technology, Luleå, Sweden

Tóm tắt

Mục đíchBài báo này nhằm phát triển một phương pháp số hiệu quả và chính xác có thể được sử dụng trong quá trình thiết kế các dòng chảy trong nhà máy thủy điện.Phương pháp thiết kế/nghiên cứuMột loạt các công trình đã được công bố gần đây (2002‐2006), nhằm tạo nền tảng cho một công cụ tối ưu hóa hình dạng đối với thiết kế dòng chảy và tăng cường kiến thức trong lĩnh vực động lực học chất lỏng tính toán (CFD) và các kỹ thuật tối ưu hóa dựa trên mô phỏng.Kết quảCung cấp thông tin về mức độ thô thiển của phương pháp tối ưu hóa liên quan đến, ví dụ, các biến thiết kế, tiếng ồn số và các mục tiêu đa dạng, v.v.Giới hạn/tiềm năng nghiên cứuBài viết không cung cấp một diễn giải chi tiết về hành vi dòng chảy do thiếu dữ liệu xác thực.Ý nghĩa thực tiễnMột phương pháp thiết kế dòng chảy rất hữu ích có thể được sử dụng trong cả học viện và công nghiệp.Tính mới/giá trịTối ưu hóa hình dạng của ống dẫn nước tuabin thủy lực với sự hỗ trợ của CFD và các kỹ thuật tối ưu hóa số đã không được thực hiện cho đến gần đây do yêu cầu CPU cao trong các mô phỏng CFD. Bài báo này nghiên cứu khả năng sử dụng thuật toán tối ưu hóa toàn cầu phương pháp bề mặt phản hồi trong quá trình thiết kế ống dẫn nước tuabin thủy lực quy mô đầy đủ.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Avellan, F. (2000), “Flow investigation in a Francis draft tube: the FLINDT project”, Proceedings of 20th IAHR Symposium, Charlotte, North Carolina, USA. Beaton, A.E. and Tuckey, J.W. (1974), “The fitting of power series, meaning polynomials, illustrated on spectroscopic data”, Technometrics, Vol. 16 No. 2, pp. 147‐85. Burman, J. and Gebart, B.R. (2001), “Influence from numerical noise in the objective function for flow design optimization”, International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, Vol. 11 No. 1, pp. 6‐19. Casey, M. and Wintergerste, T. (2000), Special Interest Group on Quality and Trust in Industrial CFD: Best Practice Guidelines, ERCOFTAC, Version 1.0, pp. 11‐19. Cervantes, M.J. (2003), “Effects of boundary conditions and unsteadiness on draft tube flow”, doctoral thesis 2003:11, Luleå University of Technology, Luleå. CFX® (2004), CFX‐5, Version 5.7, ANSYS Europe Ltd. Durbin, P.A. and Reif, B.A. (2000), Statistical Theory and Modelling for Turbulent Flows, Wiley, New York, NY. Eisinger, R. and Ruprecht, A. (2001), “Automatic shape optimization of hydro turbine components based on CFD”, TASK Quarterly, Vol. 6 No. 1, pp. 101‐11. Engström, T.F. (2003), “Simulations and experiments of turbulent diffuser flow with hydropower applications”, Doctoral thesis 2003:10, Luleå University of Technology, Luleå. Gubin, M.F. (1973), Draft Tubes of Hydro‐electric Stations, Amerind Publishing Co., New Dehli. ICEM CFD® (2004), ICEM CFD, Version 5.1, ANSYS, Inc. I‐DEAS® (Copyright © 2003), I‐DEAS, Version 10, Electronic Data System Corporation. JMP® (2002), The Statistical Discovery SoftwareTM, Release 5.0.1a, SAS Institute, Inc. Krivchenko, G. (1994), Hydraulic Machines: Turbines and Pumps, 2nd ed., Lewis Publishers, Boca Raton, FL. Ladson, L.S., Waren, A.D., Jain, A. and Ratner, M. (1978), “Design and testing of a generalized reduced code for non‐linear programming”, ACM Transactions on Mathematical Software, Vol. 4 No. 1, pp. 34‐50. Madsen, J.I., Shyy, W. and Haftka, R.T. (2000), “Response surface techniques for diffuser shape optimization”, AIAA Journal, Vol. 38 No. 9, pp. 1512‐18. Marjavaara, B.D. and Lundström, T.S. (2003), “Automatic shape optimization of a hydropower draft tube”, Proceedings of 4th ASME_JSME Joint Fluids Engineering Conference, Vol. 1, pp. 1819‐24. Marjavaara, B.D. and Lundström, T.S. (2006), “Redesign of a sharp heel draft tube by a validated CFD‐optimization”, International Journal for Numerical Methods in Fluids, Vol. 50 No. 8, pp. 911‐24. Mauri, S. (2002), “Numerical simulation and flow analysis of an elbow diffuser”, doctoral thesis, École Politechnique Fédérale de Lausanne, Lausanne. Myers, R.H. and Montgomery, D.C. (2002), Response Surface Methodology: Process and Product Optimization Using Designed Experiments, Wiley, New York, NY. Nilsson, H. (2002), “Numerical investigation of turbulent flow in water turbines”, doctoral thesis, Chalmers University of Technology, Gothenburg. Scottas, G. and Ryhming, I.L. (1993), “3D‐computations of incompressible internal flows”, Proceedings of the GAMM workshop held at EPFL, Notes on Numerical Fluid Mechanics, Vol. 39, Vieweg Verlag, Braunschweig. Shyy, W., Papila, N., Tucker, K., Vaidyanathan, R. and Griffin, L. (2000), “Global design optimization for fluid machinery applications”, Proceedings of the Second International Symposium on Fluid Machinery and Fluid Engineering, Beijing, China. Turbine‐99 (1999), “The IAHR workshops on draft tube flow”, available at: www.turbine‐99.org (accessed March 2006).
Thông tin
Thông tin xuất bản

Emerald

Tập 17 Số 1

34-45

Thông tin tác giả