长距离输水管道检修通风SRM-CoRBF多保真代理模型研究

作者：王晓玲; 丁超元; 刘长欣; 刘来全; 龚芳; 余佳^*

来源：天津大学学报 (自然科学与工程技术版), 2022, 55(11): 1182-1194.

• 长距离输水管道
• 检修通风效果
• SRM-CoRBF多保真度代理模型
• 结构风险最小化
• 协同径向基函数

检修通风对于保障长距离输水管道检修安全至关重要.目前基于计算流体力学(computationalfluiddynamoics,CFD)模型及高保真度代理模型的通风效果研究方法存在计算效率低、建模成本高的不足.通过融合高/低保真度分析模型的数据，多保真度代理模型能够兼顾预测精度与建模成本，然而其通过最小化预测误差获取模型超参数，忽略了结构复杂性对模型泛化性能的影响.针对上述问题，本文建立长距离输水管道检修通风改进协同径向基函数多保真度代理模型.该模型利用结构风险最小化准则(structuralriskminimization,SRM)能够同时考虑经验风险和置信范围最小化的优势，采用结构风险L2范数描述协同径向基函数(cooperativeradialbasisfunction,CoRBF)的结构复杂性，推导其与模型超参数之间的微分关系对径向基函数形状因子进行优化，进而建立SRM改进的协同径向基函数(SRM-CoRBF)多保真度代理模型，并采用测试函数验证了改进模型的优越性.案例分析表明，SRMCoRBF多保真度代理模型能够实现长距离输水管道检修通风效果的高精度预测.本文所提模型一方面与径向基函数(radialbasisfunction,RBF)单保真度代理模型相比，在检修通风风量供需比、换气次数以及通风成本方面的预测精度分别提高15.02%、9.29%、6.03%；另一方面，与传统CoRBF多保真度代理模型相比，SRM-CoRBF在保证模型预测精度的同时能够有效提高泛化性能.本文所提模型为长距离输水管道检修通风效果分析提供了一种新思路.

• 单位
  广东省水利电力勘测设计研究院; 水利工程仿真与安全国家重点实验室; 广东粤海珠三角供水有限公司; 天津大学