近日，西安交通大學(xué)席光教授課題組成功將人工智能三維圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于離心壓縮機(jī)的優(yōu)化工作中，并與沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司合作完成了國(guó)際上首個(gè)完全三維離心葉輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)及試驗(yàn)驗(yàn)證工作。該全三維葉輪造型包括了自由曲面主葉片、非一致分流葉片以及非軸對(duì)稱輪盤面，在人工智能技術(shù)的支持下，優(yōu)化總控制參數(shù)的數(shù)量高達(dá)114個(gè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)離心葉輪流道氣動(dòng)型面更加全面地精細(xì)化控制。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，相較于原型葉輪，在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下最高效率提升達(dá)3%以上，驗(yàn)證了新發(fā)展的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。該成果在《風(fēng)機(jī)技術(shù)》報(bào)道后，引起行業(yè)業(yè)界強(qiáng)烈反響。

三維模型圖

席光教授課題組根據(jù)離心壓縮機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)具有非結(jié)構(gòu)化、高度復(fù)雜、數(shù)據(jù)量巨大的特征，提出了采用基于點(diǎn)云識(shí)別的三維視覺(jué)理論框架體系進(jìn)行流場(chǎng)數(shù)據(jù)的識(shí)別與處理。在新發(fā)展的優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)3D視覺(jué)領(lǐng)域的成果RandLA-Net構(gòu)建了流場(chǎng)信息編碼器RandLA-encoder，該方法采用隨機(jī)采樣（Random Samples,RS）結(jié)合擴(kuò)張殘差模塊（DRB）提取點(diǎn)云中數(shù)據(jù)的信息，數(shù)據(jù)處理能力提升了2個(gè)數(shù)量級(jí)，使幾十萬(wàn)點(diǎn)規(guī)模的點(diǎn)云學(xué)習(xí)成為可能，也為構(gòu)建全三維、全工況、多參數(shù)、多目標(biāo)的壓縮機(jī)氣動(dòng)優(yōu)化方法奠定了理論與技術(shù)基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)裝置圖

課題組基于RandLA-encoder的ANN子模型訓(xùn)練框架建立的離心葉輪全三維優(yōu)化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了包含自由曲面葉片、非一致分流葉片和非軸對(duì)稱輪盤面的全三維離心葉輪自動(dòng)化優(yōu)化方案，總控制參數(shù)可達(dá)127個(gè)。本次的研究工作是國(guó)際上首次系統(tǒng)地完成具有全三維造型的離心葉輪的氣動(dòng)設(shè)計(jì)優(yōu)化及試驗(yàn)驗(yàn)證工作，表明我國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)有能力將更加靈活、魯棒及上限更高的優(yōu)化方法應(yīng)用于工程實(shí)際，提高各種設(shè)計(jì)條件下產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。