本發(fā)明屬于核電，具體涉及一種超臨界二氧化碳渦輪設(shè)備數(shù)字樣機設(shè)計方法及裝置。
背景技術(shù)：
1、超臨界二氧化碳渦輪設(shè)備是超臨界二氧化碳熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的關(guān)鍵核心設(shè)備，其運行特性直接關(guān)系到系統(tǒng)性能，系統(tǒng)性能的優(yōu)化離不開渦輪設(shè)備特性的優(yōu)化。傳統(tǒng)的渦輪設(shè)備性能設(shè)計及優(yōu)化，涉及到通流專業(yè)、結(jié)構(gòu)專業(yè)、軸系、葉型等設(shè)計及仿真，專業(yè)間迭代較慢，嚴重影響了整體系統(tǒng)的優(yōu)化進度，鑒于此，亟需提高超臨界二氧化碳渦輪設(shè)備優(yōu)化的效率，滿足方案設(shè)計階段快速設(shè)計優(yōu)化及迭代需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，提供了一種超臨界二氧化碳渦輪設(shè)備數(shù)字樣機設(shè)計方法及裝置。
2、根據(jù)本公開實施例的一方面，提供一種超臨界二氧化碳渦輪設(shè)備數(shù)字樣機設(shè)計方法，所述方法包括：
3、步驟1：根據(jù)渦輪設(shè)備設(shè)計輸入確定當前設(shè)計所需的渦輪設(shè)備型式；
4、步驟2：針對確定的結(jié)構(gòu)型式，采用通流分析模型進行渦輪設(shè)備通流設(shè)計，通過迭代，得到最優(yōu)壓比和效率對應(yīng)的渦輪設(shè)備關(guān)鍵幾何參數(shù)；
5、步驟3：根據(jù)關(guān)鍵幾何參數(shù)，重復(fù)對渦輪設(shè)備進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)特性分析，直至渦輪設(shè)備的應(yīng)力特性、膨脹特性和密封性能的仿真結(jié)果符合設(shè)計規(guī)范要求，輸出該仿真結(jié)果對應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)；
6、步驟4：將結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)傳遞到參數(shù)化三維結(jié)構(gòu)模型，自動更新參數(shù)化三維結(jié)構(gòu)模型；
7、步驟5：輸出設(shè)計報告，所述設(shè)計報告用于描述步驟1至步驟4的設(shè)計過程和輸出結(jié)果。
8、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述方法還包括：
9、步驟6：將所述設(shè)計報告存儲到知識庫，通過分類檢索復(fù)用，進行針對已有設(shè)計的設(shè)計優(yōu)化或者在已有設(shè)計基礎(chǔ)上的改型設(shè)計。
10、在一種可能的實現(xiàn)方式中，在步驟1中，渦輪設(shè)備設(shè)計輸入包括質(zhì)量流量、出口焓值、進口焓值、體積流量；步驟1還包括：
11、步驟11，根據(jù)質(zhì)量流量、出口焓值、進口焓值確定設(shè)備功率，并根據(jù)體積流量確定設(shè)備比轉(zhuǎn)速；
12、步驟12，根據(jù)確定的設(shè)備功率、設(shè)備比轉(zhuǎn)速、預(yù)存的設(shè)備功率、設(shè)備比轉(zhuǎn)速和渦輪設(shè)備型式的對應(yīng)關(guān)系，確定當前設(shè)計所需的的渦輪設(shè)備型式。
13、在一種可能的實現(xiàn)方式中，步驟2中，通流分析模型包括：物性接口、幾何描述模塊、物理模型、用戶接口；
14、物性接口包括物性庫，用于提供工業(yè)常用流體介質(zhì)的熱力學參數(shù)和輸運參數(shù)；幾何描述模塊包括壓縮機各部件的幾何參數(shù)；物理模型包括壓縮機各部件的數(shù)學物理模型描述；
15、用戶接口包括輸入模塊和輸出模塊；輸入模塊用于輸入流體名稱和工況參數(shù)；輸出模塊用于根據(jù)輸入模塊輸入的流體名稱和工況參數(shù)，分別調(diào)用物性接口、幾何描述模塊、物理模型，確定最優(yōu)壓比和效率對應(yīng)的渦輪設(shè)備關(guān)鍵幾何參數(shù)，并輸出確定的關(guān)鍵幾何參數(shù)。
16、在一種可能的實現(xiàn)方式中，在步驟3中，
17、壓縮機的結(jié)構(gòu)特性仿真包括：葉輪幾何模型仿真分析、葉輪有限元模型建模仿真分析、葉輪結(jié)構(gòu)靜力學分析和葉輪模態(tài)分析；
18、渦輪的結(jié)構(gòu)特性仿真包括：葉輪幾何模型、葉輪有限元模型建模、葉輪結(jié)構(gòu)靜力學分析、葉輪熱分析和葉輪模態(tài)分析。
19、根據(jù)本公開實施例的另一方面，提供一種超臨界二氧化碳渦輪設(shè)備數(shù)字樣機設(shè)計裝置，所述裝置包括：
20、定型模塊，用于根據(jù)渦輪設(shè)備設(shè)計輸入確定當前設(shè)計所需的渦輪設(shè)備型式；
21、流通設(shè)計模塊，用于針對確定的結(jié)構(gòu)型式，采用通流分析模型進行渦輪設(shè)備通流設(shè)計，通過迭代，得到最優(yōu)壓比和效率對應(yīng)的渦輪設(shè)備關(guān)鍵幾何參數(shù)；
22、結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊，用于根據(jù)關(guān)鍵幾何參數(shù)，重復(fù)對渦輪設(shè)備進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)特性分析，直至渦輪設(shè)備的應(yīng)力特性、膨脹特性和密封性能的仿真結(jié)果符合設(shè)計規(guī)范要求，輸出該仿真結(jié)果對應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)；
23、更新模塊，用于將結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)傳遞到參數(shù)化三維結(jié)構(gòu)模型，自動更新參數(shù)化三維結(jié)構(gòu)模型；
24、輸出模塊，用于輸出設(shè)計報告，所述設(shè)計報告用于描述上述模塊的設(shè)計過程和結(jié)果。
25、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述裝置還包括：
26、復(fù)用模塊，用于將所述設(shè)計報告存儲到知識庫，通過分類檢索復(fù)用，進行針對已有設(shè)計的設(shè)計優(yōu)化或者在已有設(shè)計基礎(chǔ)上的改型設(shè)計。
27、在一種可能的實現(xiàn)方式中，在定型模塊中，渦輪設(shè)備設(shè)計輸入包括質(zhì)量流量、出口焓值、進口焓值、體積流量；定型模塊還包括：
28、第一定型子模塊，用于根據(jù)質(zhì)量流量、出口焓值、進口焓值確定設(shè)備功率，并根據(jù)體積流量確定設(shè)備比轉(zhuǎn)速；
29、第二定型子模塊，用于根據(jù)確定的設(shè)備功率、設(shè)備比轉(zhuǎn)速、預(yù)存的設(shè)備功率、設(shè)備比轉(zhuǎn)速和渦輪設(shè)備型式的對應(yīng)關(guān)系，確定當前設(shè)計所需的的渦輪設(shè)備型式。
30、在一種可能的實現(xiàn)方式中，流通設(shè)計模塊中，通流分析模型包括：物性接口、幾何描述模塊、物理模型、用戶接口；
31、物性接口包括物性庫，用于提供工業(yè)常用流體介質(zhì)的熱力學參數(shù)和輸運參數(shù)；幾何描述模塊包括壓縮機各部件的幾何參數(shù)；物理模型包括壓縮機各部件的數(shù)學物理模型描述；
32、用戶接口包括輸入模塊和輸出模塊；輸入模塊用于輸入流體名稱和工況參數(shù)；輸出模塊用于根據(jù)輸入模塊輸入的流體名稱和工況參數(shù)，分別調(diào)用物性接口、幾何描述模塊、物理模型，確定最優(yōu)壓比和效率對應(yīng)的渦輪設(shè)備關(guān)鍵幾何參數(shù)，并輸出確定的關(guān)鍵幾何參數(shù)。
33、在一種可能的實現(xiàn)方式中，結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊中，
34、壓縮機的結(jié)構(gòu)特性仿真包括：葉輪幾何模型仿真分析、葉輪有限元模型建模仿真分析、葉輪結(jié)構(gòu)靜力學分析和葉輪模態(tài)分析；
35、渦輪的結(jié)構(gòu)特性仿真包括：葉輪幾何模型、葉輪有限元模型建模、葉輪結(jié)構(gòu)靜力學分析、葉輪熱分析和葉輪模態(tài)分析。
36、根據(jù)本公開實施例的另一方面，提供一種超臨界二氧化碳渦輪設(shè)備數(shù)字樣機設(shè)計裝置，所述裝置包括：
37、處理器；
38、用于存儲處理器可執(zhí)行指令的存儲器；
39、其中，所述處理器被配置為執(zhí)行上述的方法。
40、根據(jù)本公開實施例的另一方面，提供一種非易失性計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序指令，所述計算機程序指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述方法。
41、本公開的有益效果在于：本公開提供的將渦輪設(shè)備的通流設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、幾何模型進行直接關(guān)聯(lián)，從通流設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、三維結(jié)構(gòu)特征、工作原理和知識庫四個維度構(gòu)建渦輪設(shè)備數(shù)字樣機，對超臨界二氧化碳渦輪設(shè)備壓縮機和渦輪進行優(yōu)化改進和設(shè)計演示。設(shè)計數(shù)據(jù)實時迭代，避免了冗繁的專業(yè)間的接口傳遞和信息交互，極大的提高了迭代速度和設(shè)計效率；由此可實現(xiàn)渦輪設(shè)備的設(shè)計數(shù)字化，是進行渦輪設(shè)備快速設(shè)計優(yōu)化的有效方法。所形成的設(shè)計成果，包括報告、模型可以復(fù)用，支持已有設(shè)計的優(yōu)化和在已有設(shè)計基礎(chǔ)上的改型設(shè)計。
1.一種超臨界二氧化碳渦輪設(shè)備數(shù)字樣機設(shè)計方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟1中，渦輪設(shè)備設(shè)計輸入包括質(zhì)量流量、出口焓值、進口焓值、體積流量；步驟1還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2中，通流分析模型包括：物性接口、幾何描述模塊、物理模型、用戶接口；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟3中，
6.一種超臨界二氧化碳渦輪設(shè)備數(shù)字樣機設(shè)計裝置，其特征在于，所述裝置包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，在定型模塊中，渦輪設(shè)備設(shè)計輸入包括質(zhì)量流量、出口焓值、進口焓值、體積流量；定型模塊還包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，流通設(shè)計模塊中，通流分析模型包括：物性接口、幾何描述模塊、物理模型、用戶接口；
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊中，
11.一種超臨界二氧化碳渦輪設(shè)備數(shù)字樣機設(shè)計裝置，其特征在于，所述裝置包括：
12.一種非易失性計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序指令，其特征在于，所述計算機程序指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的方法。