改进极值策略的多目标粒子群算法及其在PX氧化过程中应用

提出了一种新的用于求解多目标问题的粒子群算法,该算法采用一种新的全局极值和个体极值选取策略,提升了种群逼近Pareto最优前沿的稳定性和精度,同时为了提升种群跳出局部最优的能力,提出两步变异操作.此外还采用了外部存档存储每一代产生的非支配解,并且使用动态更新的拥挤距离来维持外部存档的规模.然后,通过典型的ZDT系列测试函数对该算法进行评估,并与MOEA/D、NNIA和NSGA-Ⅱ 3种多目标优化算法进行比较.实验结果显示,新算法相较于其他算法具有较好的分布性与收敛性.最后将其应用于PX氧化反应操作优化中,在相同计算成本的条件下,新算法优化后的醋酸和PX燃烧损失明显下降,成本损失大幅减少.     

多目标过程系统优化的粒子群算法求解

化工领域的过程设计、生产控制、配方和计划等众多问题的数学模型,在考虑产品性能、单位成本、环境影响等诸多因素下,都是多目标优化问题;而求解多目标优化问题,目前还没有有效的方法;现今的做法是把多目标优化通过加权转化为单目标优化,再求解单目标优化问题,但这存在权数不易确定;还忽视了有效解集中存在一个其各目标的值与各目标的最优值距离最近的有效解的问题,称为理想有效解.理想有效解的求法一般分为两步,先求各目标的最优值、再求理想有效解,这将影响求解的速度;为此提出在PSO(粒子群优化)算法中加入惩罚项,同时对PSO算法中的个体极值与全局极值作调整,使PSO算法适用于求多目标优化问题理想有效解,该算法对多目标问题起到边优化边求理想有效解的功效;这使得在求解速度上加快.通过性能测试表明了算法的有效性,最后将算法用于求解多亚甲基多苯基多胺生产过程系统优化取得良好效果.     

一种求解化工动态优化问题的迭代自适应粒子群方法

智能优化方法因其简单、易实现且具有良好的全局搜索能力,在动态优化中的应用越来越广泛,但传统的智能方法收敛速度相对较慢。提出了一种迭代自适应粒子群优化方法(IAPSO)来求解一般的化工动态优化问题。首先通过控制变量参数化将原动态优化问题转化为非线性规划问题,再利用所提出的迭代自适应粒子群优化方法进行求解。相比传统的粒子群优化方法,该种迭代自适应粒子群优化方法具有收敛速度更快的优点,主要原因是:该算法根据粒子种群分布特性自适应调整参数;该算法通过缩减搜索空间并迭代使用粒子群算法搜索最优解。将提出的迭代自适应粒子群方法应用到多个经典动态优化问题中,测试结果表明,该方法简单、有效,精度高,且收敛速度比传统粒子群算法有显著提升。     

一种求解化工动态优化问题的迭代自适应粒子群方法

智能优化方法因其简单、易实现且具有良好的全局搜索能力,在动态优化中的应用越来越广泛,但传统的智能方法收敛速度相对较慢。提出了一种迭代自适应粒子群优化方法（IAPSO）来求解一般的化工动态优化问题。首先通过控制变量参数化将原动态优化问题转化为非线性规划问题,再利用所提出的迭代自适应粒子群优化方法进行求解。相比传统的粒子群优化方法,该种迭代自适应粒子群优化方法具有收敛速度更快的优点,主要原因是：该算法根据粒子种群分布特性自适应调整参数;该算法通过缩减搜索空间并迭代使用粒子群算法搜索最优解。将提出的迭代自适应粒子群方法应用到多个经典动态优化问题中,测试结果表明,该方法简单、有效,精度高,且收敛速度比传统粒子群算法有显著提升。     

基于分解算法的功热交换网络多目标优化

功热网络设计问题指在流程设计中对变压和换热过程进行耦合优化设计的问题,以此来提高整体系统的能效并降低成本。前人工作中一般采用数学规划法对功热网络建模优化。然而,由于存在变压过程和换热器面积计算的非线性约束,以及换热匹配的二元变量,整体模型往往是一个高度非凸的混合整数非线性规划模型,难以求解。本文提出一种高效的功热网络优化方法。模型中分别用透平压缩机和换热器实现功热网络中轴功和热的交换。求解过程采用分解算法,主问题中用随机算法对关键变量优化,功和热两个子网络问题中用确定性算法求解。目标函数考虑了经济和环境影响。案例测试对比了不同优化目标得到的结果以及多目标Pareto曲线,验证了所提出方法的高效性。     

改进的生物地理学优化算法在混合流水车间调度中的应用

调度问题是将有限的资源分配给各项不同任务的决策过程,其目的是优化一个或多个目标,它广泛存在于当今大多数的制造和生产系统中。混合流水车间调度问题是一般流水车间调度问题的推广,更接近实际的生产过程。采用一种新型的算法--生物地理学优化算法求解混合流水车间调度问题,通过引入改进策略,增强了算法的全局搜索能力和局部搜索能力,并提高了算法的收敛速度。通过10个标准调度算例的仿真研究,并与遗传算法进行对比,验证了改进后的生物地理学优化算法在求解混合流水车间调度问题方面的优越性。     

基于活跃约束条件辅助目标的进化算法求解油品调合问题

根据油品调合问题的特点,提出了一种基于活跃约束条件辅助目标的求解约束优化问题的新方法。该方法根据进化算法种群中的可行解和不可行解共同辨识约束优化问题的活跃约束条件。然后,通过增加活跃约束条件辅助目标的方法将单目标约束优化问题转换为多目标约束优化问题进行求解。通过该方法,相应的进化算法可以利用油品调合问题的活跃约束条件信息,从而达到提高进化算法求解油品调合问题的搜索效率和避免局部最优解的目的。最后,通过仿真研究证实了该方法的有效性。     

一种求解过程动态优化问题的生物地理学习粒子群算法

智能优化算法具有适用性广泛、全局搜索能力强等优点,近年来在动态优化中的应用逐渐增多。通过混合生物地理优化与粒子群优化,提出了生物地理学习粒子群（biogeography-based learning particle swarm optimization,BLPSO）算法,并用于动态优化问题的求解。BLPSO采用了新型的生物地理学习方式,该方式根据粒子“排名”,即粒子的优劣,以维度为单位构造学习粒子,提高了学习的效率。针对动态优化问题,首先通过控制向量参数化将其转化为非线性规划问题,然后采用BLPSO算法进行求解。最后,将BLPSO应用于非可微、多峰、多变量等典型动态优化问题的求解,计算结果表明BLPSO具有较好的搜索精度和收敛速度。     

一种求解过程动态优化问题的生物地理学习粒子群算法

智能优化算法具有适用性广泛、全局搜索能力强等优点,近年来在动态优化中的应用逐渐增多。通过混合生物地理优化与粒子群优化,提出了生物地理学习粒子群(biogeography-based learning particle swarm optimization,BLPSO)算法,并用于动态优化问题的求解。BLPSO采用了新型的生物地理学习方式,该方式根据粒子"排名",即粒子的优劣,以维度为单位构造学习粒子,提高了学习的效率。针对动态优化问题,首先通过控制向量参数化将其转化为非线性规划问题,然后采用BLPSO算法进行求解。最后,将BLPSO应用于非可微、多峰、多变量等典型动态优化问题的求解,计算结果表明BLPSO具有较好的搜索精度和收敛速度。     

基于PSO-控制变量参数化混合策略的间歇化工过程优化控制

控制变量参数化方法作为一种化工过程动态优化的梯度搜索算法，其求解效率过于依赖初始给定轨迹。目前初始轨迹一般都是设定在边界值或中间值，缺乏科学依据，从而大大影响了算法的收敛速度。针对这一问题，提出了一种粒子群优化(PSO)与控制变量参数化方法混合的策略，首先利用粒子群优化对间歇化工过程最优控制量进行求解，结果作为控制变量参数化方法初始给定轨迹，进行二次优化。双层优化的混合策略提高了控制变量参数化方法的收敛速度和粒子群优化算法的求解精度。将混合策略应用于两个间歇化工过程优化控制实例，仿真结果表明了该算法对求解化工过程动态优化问题具有可行性和有效性。     

臭氧氧化对甲基苯磺酸的动力学模型

选用典型制药中间体对甲基苯磺酸(p-TSA)作为模型污染物,研究了臭氧氧化技术对p-TSA的直接氧化和间接氧化效果。结果表明,在pH为2～13、臭氧流量16～64 mg·min^-1和污染物浓度100～5000 mg·L^-1条件下,臭氧氧化p-TSA均符合拟一级动力学降解规律,且pH、臭氧投加量的增大都有利于拟一级动力学常数的提高,而初始污染物浓度的提高则抑制拟一级动力学常数的增大。建立了表征臭氧氧化过程中直接反应和间接反应各相对贡献率的动力学模型,定量研究了臭氧流量、相似文献   

水力式流浆箱稳流室的数值研究

流浆箱是造纸机上非常关键的设备,纸页的成形质量很大程度上取决于流浆箱的性能。水力式流浆箱采用稳流室作为浆料匀整装置,利用淹没射流原理,使流浆箱内的浆流具有均匀的速度剖面。稳流室长度是稳流室的一个非常重要的参数。基于可实现k-ε湍流模型,运用Fluent求解水力式流浆箱稳流室内的流场参数,利用PIV测量技术对数值模拟结果进行验证,测量结果与数值模拟结果吻合良好。利用统计学原理计算出稳流室各横截面上的速度均方差,并以速度均方差值的变化趋势来判断稳流室内浆流速度是否达到均匀,对于不同布浆管束直径d和浆料入射速度v,计算出稳流室内浆流达到均匀分布所要求的长度L,结果表明L值随着布浆管束的直径增加和入射速度的提高而增大,并且二者分别符合一次函数关系。利用二元函数拟合得出L值与d和v之间的关系式,该式可作为水力式流浆箱稳流室的设计参考。     

自由基调聚法合成聚丙烯酸叔丁酯调聚物

以丙烯酸叔丁酯（tBA）为单体,CBr₄为调聚剂,利用自由基调聚反应,合成了末端有-CBr₃基团的聚丙烯酸叔丁酯（PtBA-Br）调聚物。利用GPC和¹H NMR对PtBA-Br的数均分子量(M_n)进行了测定,其值为2730～9200。为了准确地控制调聚物的分子量,利用Mayo方程和模拟的方法得到了相似文献   

水分对过氧化苯甲酸叔丁酯热稳定性的影响

作为重要的化工原料,有机过氧化物在工业中得到广泛应用,但是该物质具有很强的分解特性,一旦发生火灾或爆炸,后果非常严重.为研究该类物质的热稳定性,本文通过采用绝热加速量热仪对过氧化苯甲酸叔丁酯干燥样品、潮湿样品以及加过量水的样品进行实验,得到了3组样品的温度、压力随时间的变化曲线,并根据测试结果,分别拟合了不同反应级数下...     

螺旋半圆管夹套内充分发展层流流动与换热特性

根据螺旋半圆管夹套的结构特点,提出了简化的物理模型;采用数值方法求解了恒定热负荷条件下夹套内流体充分发展的层流流场和温度场,并与激光多普勒测速仪测得的速度场和已有的传热实验结果进行了对比。研究了夹套的结构和换热流体Prandtl数Pr对夹套内流体流动及换热特性的影响。结果表明:层流状态下,夹套管的横截面上存在两涡结构的二次流;随着曲率k的增大,二次流函数值增大,二次涡的强度增强,流动阻力增加。二次流对夹套内的换热起强化作用,k值越大,换热流体的Pr越小,二次流的相对强化换热作用越明显。增大k或Pr可以强化夹套内的换热,但强化效果不同;夹套内换热面的中心部位是需要强化换热的重点部位。     

多溴代二苯并呋喃/噻吩热力学性质的定量构效关系

多溴代二苯并呋喃(PBDFs)是剧毒环境污染物,主要来源于溴系阻燃剂的燃烧和高温裂解过程,其性质与其结构有关;多溴代二苯并噻吩(PBDTs)的结构与其非常相似。通过计算多溴代二苯并呋喃和多溴代二苯并噻吩254个分子的原子特征值,利用分子图形学技术获得了一种新的连接性指数——路径指数mP,采用多元回归分析方法建立了PBDFs的分子总能量(ET)、标准焓(H0)、自由能(G0)、标准熵(S0)和恒容热容(c0v)以及PB-DTs的标准焓(H0)、自由能(G0)、标准生成焓(ΔfH0)和标准生成吉布斯自由能(ΔfG0)的定量结构-性质相关模型,相关性良好(r20.995),利用Jackknifed法检验了模型的稳定性和预测能力,Jackknifed检验的相关系数r2均在0.995以上,对标准熵预测的相对平均误差为0.52%,预测结果和文献值基本吻合。     

横向射流中心轨迹和扩展宽度

引言 工业中广泛存在着横向射流(jet in crossflow,JICF)问题,如火力发电厂的燃煤锅炉中,为降低SOx和NOx等污染物的排放,目前广泛采用的技术是在燃尽区增加一层或数层横向射流,喷入尿素、天然气、焦炉煤气或携带超细煤粉的三次风等营造还原气氛以实现燃煤锅炉的低污染排放[1-2].     

壳聚糖分子量对酵母细胞固定化培养的影响

以海藻酸钠-壳聚糖微胶囊（AC微胶囊）为研究对象,以酵母细胞S.cerevisiae BY4741为细胞模型,分别考察了相同成膜反应时间和相同成膜厚度两种情况下,壳聚糖分子量对微囊膜膨胀行为、微囊内细胞增殖情况及微囊化细胞培养过程中细胞泄漏的影响规律。研究结果显示,在成膜反应时间相同的情况下,壳聚糖分子量越小,向海藻酸钙凝胶网络扩散越容易,交联成膜越厚,微胶囊膜越能耐受渗透压膨胀。但在控制相同膜厚的情况下,大分子量壳聚糖由于分子链长,与凝胶微球表面海藻酸钠分子的作用位点多,易纠结相邻海藻酸钠分子链形成更致密的络合交联,呈现更高的耐受渗透压膨胀的特性。AC微囊化细胞培养48 h后,小分子量壳聚糖充分成膜反应制备的AC微胶囊,虽然膨胀不显著,但由于膜结构占据了更多微胶囊体积,既缩小了酵母细胞的增殖空间,又极大增加了传质阻力,反而限制了细胞增殖。培养过程中,各组微胶囊均未发现明显的细胞泄漏现象。     

圆形自由水射流冲击换热及喷嘴布置

引言 水射流冲击冷却由于具有较高的换热能力,广泛应用于机械和化工行业,以实现工件的快速冷却和控制工件的温度变化.在大型轴类工件(工件直径D=1000～3000 mm)喷水冷却装置中,多喷嘴圆孔自由水射流以特定阵列布置冲击至工件表面,相对短暂的沸腾换热结束后,阵列自由水射流即以强制对流方式实现工件冷却.因此,自由水射流冲击换热特性及多喷嘴布置形式对喷水冷却装置的结构设计至关重要.     

带斜截半椭圆柱面空冷器的传热和流阻特性数值模拟

在Re=400～2200范围内,对管后分别布置一对斜截半椭圆柱面和三角形小翼涡流发生器的顺排和叉排翅片圆管空冷器气侧传热和流阻性能进行数值模拟。结果表明两涡流发生器强化传热效果相当。由于流线型设计,斜截半椭圆柱面在顺排管和叉排管空冷器中产生的流阻分别比三角形小翼低0.07%～2.53%和1.51%～5.31%,在叉排管空冷器中,两涡流发生器在较高Re下均具有流动减阻效果,斜截半椭圆柱面最多可减阻6.40%,三角形小翼最多可减阻4.39%。顺排管空冷器中斜截半椭圆柱面综合性能R=(j/j₀)/(f/f₀)值在Re>700时比三角形小翼高相似文献