基于压缩感知的叶片安装角的不确定性分析
发布时间：2021-06-14 23:54
在涡轮叶片实际加工、安装和装配等环节中,由于工艺水平等原因,叶片的实际安装角与设计安装角会存在一定误差,而叶片安装角的改变会导致来流攻角发生变化,这将直接影响涡轮叶栅的气动性能,使得其在一定程度上偏离设计工况。在CFD计算时我们通常采用确定性参数作为边界条件,忽略掉安装角的不确定性带来的影响,这将导致计算结果偏离实际工况。基于该技术背景,本文研究叶片安装角变化对叶栅气动性能影响的不确定量化问题,而国内外的研究参考较少,本文的研究结果可用于叶片设计指导以及叶轮机械运行参考。本文将压缩感知理论应用于多项式混沌展开方法中,提出了一种应用于不确定性量化计算的有效算法——基于压缩感知的多项式混沌展开方法,并采用一维信号以及测试函数验证算法的重构精度,相比于传统的蒙特卡洛方法以及多项式混沌展开等该方法所需要的样本点数较少,并能达到较高的重构精度。在数值验证的基础上,将基于压缩感知的多项式混沌展开方法应用于静叶叶片安装角变化对单列静叶叶栅气动性能的影响研究中,假定叶片安装角服从特定的参数分布,通过重构算法建立输入参数与输出响应之间的模型,并获得输出响应的统计特征,在此基础上将研究维度由一维上升至高维...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
叶片实际几何参数与设计参数的误差[13]
本章详细介绍多项式混沌法的正交基底、正交多项式的系数以及其与统计特征之间的联系；从压缩感知基本原理、信号稀疏性、观测阵的选择、信号重构算法以及解的唯一性来阐述压缩感知原理；将多项式混沌方法与压缩感知相结合，形成基于压缩感知方法的多项式混沌算法，并利用测试函数验证其正确性。2.2 压缩感知作为近些年来大火的理论之一，压缩感知打破了往常的认知，将“稀疏”的概念引入进来，利用信号的稀疏性，对其进行压缩采样，再经过精确重构高精度的还原信号。压缩感知最早在信息传输领域中提出，在这之前，信号传递依靠奈奎斯特采样定理：当原始信号频带宽度有限时，只有抽样信号的抽样频率大于 2 倍原始信号最高频率才能无失真地恢复原始信号。基于奈奎斯特定理，考虑到某些领域里，庞大的信息数据采集量势必要带来更大的计算量，即使计算机对数字信号处理能力不断变强，但二者的发展速度却大相径庭，在信号失真的可接受程度的范围内寻找合适的压缩数据方法变成了当务之急。
图 2-2 压缩感知理论框架压缩感知理论的出现使得这个问题得以解决，压缩感知理论指出：当信号在某种变换基下式稀疏的，通过与变换基不相干的观测矩阵对其进行压缩，最后通过重构算法可以获得与原始信号相比高精度低失真的重构信号。传统采样方法以及压缩感知采样方法其理论框架如上图。2.2.1 信号的稀疏表示考虑 n 维实向量 1 2 3= , , ,...,nx x x x x ，当向量 x 所有元素中至多有 k 个元素不为 0，亦或者其他元素的值相对来说比较小，这时我们称向量 x 是 -阶稀疏( -Spare)的。 -阶稀疏的向量集合可采用如下方法表示： k0 x x k(2-1)向量的0l (零范数)定义为：向量 1 2 3= , , ,...,Tnx x x x x 中元素非零的个数。压缩感知应用的前提是信号必须是稀疏的或者可压缩的，考虑到一般情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]浊积砂体埋深预测不确定性分析方法——以尼日尔三角洲E油田为例[J]. 张会来,乐靖,范廷恩,高云峰,田楠. 长江大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]基于满秩概率配置法的叶片安装角不确定性分析[J]. 王坤,陈浮,俞建阳,姜帅. 工程热物理学报. 2018(12)
[3]基于Bootstrap抽样的水文干旱不确定性分析——以北洛河为例[J]. 王文川,韩东阳,马明卫. 水利规划与设计. 2018(10)
[4]大气边界层模式中随机参数的反演与不确定性分析[J]. 颜冰,黄思训,冯径. 物理学报. 2018(19)
[5]基于GLUE的流域水文模型参数不确定性研究[J]. 王莉莉,包红军,李致家. 水力发电. 2018(09)
[6]基于非平稳高斯过程的叶栅加工误差不确定性量化[J]. 颜勇,祝培源,宋立明,李军,丰镇平. 推进技术. 2017(08)
[7]基于压缩感知的遥感地球资源卫星对地观测图像重构[J]. 张君. 数学学习与研究. 2017(05)
[8]旋转半径和叶片安装角对动叶旋流冷却流动和传热特性的影响[J]. 杜长河,范小军,李亮,丰镇平. 西安交通大学学报. 2017(05)
[9]多项式混沌方法在偶然不确定度量化中的应用[J]. 王瑞利,梁霄. 数学建模及其应用. 2016(03)
[10]参数不确定性估计的随机响应面模型修正方法[J]. 方圣恩,张秋虎,林友勤,张笑华. 振动工程学报. 2016(04)
博士论文
[1]安装角异常和变弯度叶片对压气机性能影响机理的研究[D]. 张国臣.西北工业大学 2016
[2]压缩感知若干关键问题研究[D]. 姚世红.武汉大学 2015
硕士论文
[1]基于压缩感知的图像重构匹配追踪算法研究[D]. 张飞.天津大学 2017
[2]航空发动机叶片数控铣削方法研究[D]. 汤振宁.沈阳工业大学 2007
本文编号：3230476
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
叶片实际几何参数与设计参数的误差[13]
本章详细介绍多项式混沌法的正交基底、正交多项式的系数以及其与统计特征之间的联系；从压缩感知基本原理、信号稀疏性、观测阵的选择、信号重构算法以及解的唯一性来阐述压缩感知原理；将多项式混沌方法与压缩感知相结合，形成基于压缩感知方法的多项式混沌算法，并利用测试函数验证其正确性。2.2 压缩感知作为近些年来大火的理论之一，压缩感知打破了往常的认知，将“稀疏”的概念引入进来，利用信号的稀疏性，对其进行压缩采样，再经过精确重构高精度的还原信号。压缩感知最早在信息传输领域中提出，在这之前，信号传递依靠奈奎斯特采样定理：当原始信号频带宽度有限时，只有抽样信号的抽样频率大于 2 倍原始信号最高频率才能无失真地恢复原始信号。基于奈奎斯特定理，考虑到某些领域里，庞大的信息数据采集量势必要带来更大的计算量，即使计算机对数字信号处理能力不断变强，但二者的发展速度却大相径庭，在信号失真的可接受程度的范围内寻找合适的压缩数据方法变成了当务之急。
图 2-2 压缩感知理论框架压缩感知理论的出现使得这个问题得以解决，压缩感知理论指出：当信号在某种变换基下式稀疏的，通过与变换基不相干的观测矩阵对其进行压缩，最后通过重构算法可以获得与原始信号相比高精度低失真的重构信号。传统采样方法以及压缩感知采样方法其理论框架如上图。2.2.1 信号的稀疏表示考虑 n 维实向量 1 2 3= , , ,...,nx x x x x ，当向量 x 所有元素中至多有 k 个元素不为 0，亦或者其他元素的值相对来说比较小，这时我们称向量 x 是 -阶稀疏( -Spare)的。 -阶稀疏的向量集合可采用如下方法表示： k0 x x k(2-1)向量的0l (零范数)定义为：向量 1 2 3= , , ,...,Tnx x x x x 中元素非零的个数。压缩感知应用的前提是信号必须是稀疏的或者可压缩的，考虑到一般情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]浊积砂体埋深预测不确定性分析方法——以尼日尔三角洲E油田为例[J]. 张会来,乐靖,范廷恩,高云峰,田楠. 长江大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]基于满秩概率配置法的叶片安装角不确定性分析[J]. 王坤,陈浮,俞建阳,姜帅. 工程热物理学报. 2018(12)
[3]基于Bootstrap抽样的水文干旱不确定性分析——以北洛河为例[J]. 王文川,韩东阳,马明卫. 水利规划与设计. 2018(10)
[4]大气边界层模式中随机参数的反演与不确定性分析[J]. 颜冰,黄思训,冯径. 物理学报. 2018(19)
[5]基于GLUE的流域水文模型参数不确定性研究[J]. 王莉莉,包红军,李致家. 水力发电. 2018(09)
[6]基于非平稳高斯过程的叶栅加工误差不确定性量化[J]. 颜勇,祝培源,宋立明,李军,丰镇平. 推进技术. 2017(08)
[7]基于压缩感知的遥感地球资源卫星对地观测图像重构[J]. 张君. 数学学习与研究. 2017(05)
[8]旋转半径和叶片安装角对动叶旋流冷却流动和传热特性的影响[J]. 杜长河,范小军,李亮,丰镇平. 西安交通大学学报. 2017(05)
[9]多项式混沌方法在偶然不确定度量化中的应用[J]. 王瑞利,梁霄. 数学建模及其应用. 2016(03)
[10]参数不确定性估计的随机响应面模型修正方法[J]. 方圣恩,张秋虎,林友勤,张笑华. 振动工程学报. 2016(04)
博士论文
[1]安装角异常和变弯度叶片对压气机性能影响机理的研究[D]. 张国臣.西北工业大学 2016
[2]压缩感知若干关键问题研究[D]. 姚世红.武汉大学 2015
硕士论文
[1]基于压缩感知的图像重构匹配追踪算法研究[D]. 张飞.天津大学 2017
[2]航空发动机叶片数控铣削方法研究[D]. 汤振宁.沈阳工业大学 2007
本文编号：3230476
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