代理模型預測研究及其在葉輪機械中的應(yīng)用

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1、專業(yè)學位碩士學位論文代理模型預測研究及其在葉輪機械中的應(yīng)用StudyofSurrogatePredictionM0deIandApp¨catiOninTurbO．machinen，DeSign，V作者姓名：奎]學號：墨!呈Q壘Q至墨完成日期：2Q!壘生墨旦墨旦大連理工大學DalianUniversityofTeclulology㈣㈣哪II

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4、ⅢⅢ刪舢?《刪Y2590693大連理工大學學位論文獨創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下進行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和

5、致謝的地方外，本論文不包含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請學位或其他用途使用過的成果。與我一同工作的同志對本研究所做的貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實之處，本人愿意承擔相關(guān)法律責任。學位論文題目：盈翌趣塑塑翊疊覓壟蘭益盟絲杠箍!主魚籃!掃作者簽名：蕉堡日期：2旦!生年—魚月二L日大連理工大學專業(yè)學位碩士學位論文摘’要針對在工程設(shè)計中完全采用隨機類優(yōu)化方法計算量大，耗時等問題，本文研究基于統(tǒng)計學原理發(fā)展的計算量小、在一定程度上可以保證擬合精度的代理模型預測方法。在葉輪機械葉片

6、設(shè)計過程中，采用代理模型取代耗時的高精度的計算流體動力學分析，可以加速設(shè)計過程，降低設(shè)計成本。盡管目前有通用化商業(yè)軟件(ISIGHT等)提供代理模型功能，但對于特定設(shè)計問題(比如葉輪機械)仍需要研究開放的、可定制的、模塊化的高效代理技術(shù)，以支持進一步的總體優(yōu)化設(shè)計。本文主要研究了3種代理模型技術(shù)，主要工作可以總結(jié)為以下三個方面：(1)首先研究Kr酒ng、I也F．NN和SVMR三種代理模型的建模機理、最優(yōu)拉丁超立方取樣實驗設(shè)計策略和模型評判準則。在模型評判準則過程中，因輸出量綱的不同導致預測結(jié)果均方根誤差(RMSE

7、)會差別很大，進而無法對不同測試問題的模型預測能力進行評判，為此提出相對均方根誤差準則指標(1冰MSE)，并將其應(yīng)用于本文的各種代理模型的比較分析中。(2)將不同的測試問題根據(jù)非線性程度和設(shè)計變量維數(shù)分為高階高維、高階低維、低階高維、低階低維四種類型，將初始樣本根據(jù)規(guī)模不同分為稀疏規(guī)模、小規(guī)模、大規(guī)模樣本，然后針對不同的分類對12組測試函數(shù)建立108組代理預測模型，進行預測和結(jié)果比較分析，發(fā)現(xiàn)對于不同類型的預測問題代理模型的預測能力表現(xiàn)各異，而對于高階高維、高階低維的小規(guī)模樣本的預測問題IⅧF．NN模型的預測精度

8、和模型魯棒性比SVMR和心iging模型都好。(3)基于上述研究成果，以混流泵導葉的葉片設(shè)計為應(yīng)用實例，在其他設(shè)計參數(shù)及工作環(huán)境不變的情況下，采用以上研究的心曬ng、RBF小N和SVMR三種代理模型技術(shù)，以混流泵的水力效率和揚程作為預測目標，建立代理模型，進行預測，為混流泵導葉的葉片設(shè)計提供技術(shù)支持。最后采用測試樣本以檢驗模型的預測精度和魯棒性，對預測結(jié)果進行比較分析，結(jié)果表明對于本文研究的葉輪機械葉片設(shè)計問題，采用RBF．NN代理模型能夠獲得較好的預測結(jié)果。本文理論上，期望給出一種適合復雜葉片設(shè)計問題的代理計算

9、模型，進而通過所建立的代理計算模型預測設(shè)計目標隨設(shè)計變量的變化趨勢；在應(yīng)用上，期望能夠為復雜的葉輪機械的葉片設(shè)計提供關(guān)鍵的技術(shù)支持。關(guān)鍵詞：RBF—NN；Kriging；sVMR；代理模型；葉輪機械代理模型預測研究及其在葉輪機械中的應(yīng)用StudyofSurrogatePredictionModelandApplicationtoTurbo．machineryDesignAbstractAsthetraditionalstochasticoptimizationistime—consumingandalsohasm

10、orecalculation，thispaperstIldiedasurrogatemodelmethodswith1ittlecalculationandacceptableaccuracybasedonthestatisticaltheoryforengineeringdesign．Inthecourseofturbo—machinerybladedesign，thesurrogatemodelcanalsoacceleratethedesignprocessandreducethedesigncoststh

11、anthetraditionalcomputationalfluiddynamicsanalysisprecision．A1thoughthereareuniVersalcommercialsoRware(ISIGHT，etc)toprovidesurrogatemodelfbatures，butforSpecificdesignproblem(turbo-machine