通流力与小间隙力耦合高参数转子系统多学科协同设计建模及深知识获取研究

With the application background of energy and power equipment operating under high (ultra) parameter conditions such as ultra-supercritical steam turbine, taking the core component of function implement and function protection of such high parameter unit—high parameters rotor system as the object of study, this project expanded inter-disciplinary research by focusing on two scientific problems : “complex multidisciplinary coupling system synergy mechanism and collaborative design knowledge model construction ” and “Collaborative deep knowledge acquisition and drive the design process knowledge flow control”:1) Start from mechanical effects to reveal the collaborative mechanism which dominant the complex multidisciplinary coupled system , and then construct the multidisciplinary designed knowledge model which under the coupling effect of flow passage force and small gap binding force. 2) Study on deep knowledge acquisition which supporting multidisciplinary coupling design and decoupling by theoretical modeling, computational simulation, test and other methods, and the knowledge such as collaborative law, design criterion has the reference meaning. 3) study on the modeling and control of high parameters of the rotor system complex design process and the effective integration and optimal allocation of multidisciplinary field knowledge source, and then construct a software repository prototype system . This research will have significant theoretical meaning and engineering value for development of high parameter unit design technology field, the major design difficulty and contradiction problem solving. More than 5 academic papers will be published and at least one patent will be applied.

以超超临界汽轮机等工作在高（超高）参数工况下的能源动力装备为应用背景，以该类机组功能实现与功能保障的核心部件—高参数转子系统为研究对象，围绕“多学科耦合系统协同机理及协同设计知识模型构建”和“协同深知识获取与设计过程驱动的知识流控制”两方面科学问题展开学科交叉研究：1）从力学效应出发揭示支配复杂多学科耦合系统的协同学机理，以通流力与小间隙力模型参数为核心构建支持多学科知识融合的协同知识模型；2）通过理论建模、计算仿真与试验，对支持多学科设计难点与耦合问题解决的深知识获取进行研究，得到的性能规律、标准知识集等知识具有实际借鉴意义；3）以设计精度增长为目标对协同设计过程建模、控制，以及设计过程与多学科深知识的有效融合进行研究，构建知识库系统对知识获取及协同设计过程提供支持。对促进高参数机组设计方法与技术发展、重大设计疑难与矛盾问题解决具有理论和工程价值。发表SCI/EI论文5篇以上，专利1项。

超超临界汽轮机、核电发电机、重型燃机、火箭发动机等能源动力装备不断向高速度、高能量方向发展，使得该类机组核心部件高参数转子系统的研究范畴发生了变化：以小间隙力（轴承油膜力、动态密封力）为核心的转子系统动力稳定性研究必须考虑通流系统流体作用力的耦合作用，针对此类复杂产品的现代设计必须考虑热力学、摩擦学、动力学的多学科协同设计。本项目以实际1000MW超超临界汽轮机高参数转子系统为具体研究对象，围绕“多学科耦合系统协同机理及协同设计知识模型构建”和“协同深知识获取与设计过程驱动的知识流控制”两方面科学问题，展开热力学、摩擦学与动力学多学科交叉研究，取得了多项研究进展和成果，具体包括：. 1）基于Haken协同学原理完成了复杂多学科耦合系统协同学机理揭示，进而从力学效应出发，以通流力与小间隙力模型参数为核心，完成高参数转子系统热力学、摩擦学、动力学多学科协同设计知识模型构建；. 2）围绕近年来实际高参数机组急需解决的多学科设计难点与耦合问题，通过理论建模、计算仿真并联立全尺寸实验和现场测试，完成了了多学科协同设计深知识获取研究，得到定性、定量规律、设计准则和数据对实际机组具有借鉴意义；. 3）以设计精度增长为目标对协同设计过程建模、控制，以及设计过程与多学科深知识的有效融合进行研究，构建了知识库系统对知识获取及协同设计过程提供支持.. 4）在国内外期刊发表论文7篇，出版专著一部，培养研究生多名。