基于矩阵编码的遗传算法多杂质间歇用水网络优化

针对多杂质间歇用水网络优化设计问题,建立了以新鲜水用量最小为目标的混合整数非线性规划(MINLP)模型,并提出基于矩阵编码的遗传算法和信赖域序列二次规划(trust region sequential quadratic programming,TRSQP)法相结合的求解策略。本文采用矩阵编码方法为时间条件约束提供了方便,从而使用水单元之间水回用关系更加清晰明确;采用基于矩阵编码的遗传算法对整数变量进行优化,采用TRSQP法对连续变量进行优化,集成应用两种方法进行优化求解,从而获得MINLP模型的最优解;并借助MATLAB软件进行编程并实现。利用本文所提出的求解方法和策略对文献中2个典型案例进行求解,求解结果均优于文献数据。实例计算表明,本文所提求解方法是可行的。     

石化企业蒸汽动力系统优化设计建模及应用

在石化企业蒸汽动力系统(SPS)热力学分析与数学规划集成优化策略的指导下,建立了多周期设计与运行协同优化的混合整数线性规划模型(MILP)。通过热力学效率、电热供应比2个指标筛选组合子系统,采用设计负荷离散化的方法确定SPS初始超结构,大大降低了优化设计问题模型的规模和复杂度。案例分析部分采用提出的优化设计方法和建模求解策略,得到了最优设计和运行方案,同传统设计方法相比,模型求解时间大大降低,方案可操作性大大提高,证实了文中提出的优化设计策略、筛选规则和优化设计模型的可行性和有效性。     

配水管网水质变化的研究（Ⅲ）：三卤甲烷的研究

以腐植酸为三卤甲烷形成的前驱物质，确定THM生成的反应级数为二级。引入了THM生态能（THMF）的概念，将THM自下而上作为THMFP、余氯浓度、滞留时间及温度的函数，开创性地提出了三卤甲烷浓度分布的水质模型。利用此模型结合配水管网的水力分析与计算可以求出配水管网中任一节点的THM浓度。三卤甲烷浓度分布的水质模型用于实际的配水管网，计算值与观测值取得了较好的一致性，证明了该水质模型的有效性和可行陛。     

基于LabVIEW平台的双脉冲电流法在气-液两相环状流壁面剪切力测量中的应用

建立了液膜厚度与壁面剪切力的模型,通过双脉冲电流法测量出气-液两相流环状流的壁面液膜厚度,进而计算出壁面剪切力值。优化设计了电导式纵向四电极传感器,采用环形电极进行电流激励与电压信号获取。整套系统的数据采集、公式换算都以LabVIEW为平台并结合Matlab完成。     

活性污泥法脱氮除磷工艺的优化设计

利用活性污泥2D模型对城市污水厂脱氮除磷工艺进行优化设计,构建A²/O工艺的仿真模型,通过模型校正对工艺参数进行优化,并将优化设计与传统设计法和试算法进行比较。结果表明,优化模型得出的模拟结果与实验测定值基本相吻合。优化设计法得出的污水厂基建费用和运行成本与其他两种方法相比,都有了很大的降低,虽然出水水质略有下降,但仍满足国家排放一级B标准。活性污泥2D模型可以对污水厂进行优化设计和控制。在满足出水水质前提下,降低污水厂的费用,并对以后的工艺设计提供理论指导。     

化肥信息

YD 型冷激式氨合成塔优化设计近年来,贵州工学院对 Y D 型冷激式氨合成塔进行了优化设计,并已通过了省级鉴定。这项技术采用非线性规划的方法,在计算机上进行模拟研究,找到了优化操作区间和内在特性的分布规律,建立了数学模型。专家们认为,这项研究及设计的相应程序,为在计算机上进行冷激式氨合成塔的优化设计,开发了较好的软件。     

化学矿山常见型单水源给水管网优化设计——数学规划法的应用

管网在给水工程中占很大比重,经济、可靠和合理地进行管网设计无疑十分重要。管网设计计算的传统方法是按一般经济流速确定管径的方法,这种设计计算方法一般仅可能是一组可行设计参数的组合,而难能满足整个管网系统费用最低的优化设计的要求。本文介绍了应用数学规划中的非线性规划与线性规划理论进行单水源给水管网优化设计的一般方法、数学模型和设计计算举例。实践证明,应用这种方法对管网进行设计,可使管径合理,费用降低,经济效益提高。     

密炼机转子的优化设计

以单位体积胶料的能耗最小及强化胶料在密炼室内轴向循环流动为优化目标,对本伯里型密炼机转子的主要几何结构参数进行了优化设计。转子的优化设计属于多维有约束的非线性规划问题。根据数学模型的特点,选择复合形法进行寻优。结果表明,与国类型机台相比;优化效果明显,几何参数的最传真取值合理。     

压力函数法轮胎模型设计

介绍区别于传统(经验)设计法及自然平衡轮廓设计法的一种轮胎模型设计方法———压力函数法。该方法建立在数学及力学推理基础上,利用压力函数的调节变化控制轮胎模型轮廓的形状,实现对轮胎模型参数的设计。压力函数法是一种非自然平衡轮廓设计方法,为进一步进行轮胎力学分析并实现轮胎结构优化设计奠定了基础。     

单纯形法解储运中线性规划问题的算法研究

线性规划就是用数学为工具,来研究一定限制条件下,如何实现某一线性目标最优化。而单纯形解决线性规划问题的主导方法。以线性规划模型常见的形式为依据,通过实例引入单纯形法,依次迭并判断,逐步逼近,得到最优解。然后对其简化成表进行计算,从而提高了计算效率。最后,举例说明了单纯形表法在储运中的应用,对实际工作提供了参考。     

绝热保温工程的最优设计

本文以经济效益为目标函数,将安全保温、过程控制保温的工艺要求和现场几何条件等作为约束条件,建立了保温优化设计的非线性规划模型。实例计算表明,无论对于一般的保温问题,还是复合保温、复合保冷或管线伴热等保温工程,此模型的解均可给出最优设计。     

基于分区域优化模型的复合材料纺锤杆结构优化设计

本文对航天结构上使用的复合材料纺锤杆优化设计问题进行了研究。在结构层面,复合材料纺锤杆的截面沿轴向是变化的,在材料层面,杆件由各向异性的复合材料制作而成,因此,复合材料纺锤杆的优化设计相比传统材料杆存在更多的特点和难点。针对复合材料纺锤杆优化设计问题的特点和难点,提出了针对性的分区域优化模型,拓宽了优化设计的空间;建立了基于MATLAB和Ansys的优化设计方法,实现了复合材料纺锤杆的智能优化设计。优化结果表明,基于本文提出的优化设计模型和方法,纺锤杆较初始设计减重39.0%,较以往模型减重15.9%,证明了优化设计模型的优越性和优化设计方法的可行性。     

无机材料配方与工艺参数的优化

将数理统计的非线性回归和运筹学的非线性规划方法应用于材料配方和生产工艺参数的设计，并借助电子计算机的高速运算能力，较好地解决了材料领域中的优化设计问题。     

水质模型预测配水管网水质面临的问题与对策

受配水管网系统运行工况的复杂程度、建模方法的经验性及模型初始参数的不准确性等因素的影响,水质模型的预测结果具有一定的不确定性。通过采取控制模型初始参数、延时模拟校核或多工况校验、进行模型脆弱性评价等措施可以建立水质预测风险"防火墙",为帮助供水企业更广泛地应用模型预测水质提供了理论依据。     

超滤预处理系统的优化设计

描述了超滤预处理系统的流程。依据微孔理论建立了超滤膜单元及系统模型,将系统的优化设计表达为一个非线性规划(NLP)问题,以年费用最小为目标函数,采用GAMS软件进行求解。结果表明,当进料液质量浓度高、产水水质要求低时,宜选用高通量膜;当进料液质量浓度低、产水水质要求高时,宜选用低通量膜。     

上升管内环状流含液体积分数与压降预测模型

对垂直上升管中气液二相环状流的含液体积分数及压降预测进行了研究,在充分考虑了环状流的流型特征以及合理假设的前提下,以二相流动力学理论和Wallis有关经验式为基础,推导出了环状流的数学模型。通过求解力学方程,获得了含液体积分数及压降预测的新模型,将新模型及已有模型与实验数据进行对比,结果表明,新模型不仅与实验结果符合良好,还具有计算速度快的特点,从而为垂直上升管内气液二相环状流含液体积分数与压降的预测提供了一种新的有效方法。     

基于模糊预测型线性规划模型的矿山产能配置

将线性规划与模糊数学及灰色理论有机结合,构建了与产能分配实际情况较为接近的模糊预测型线性规划模型.利用灰色预测理论对各灰色系数进行白化,将模糊预测型线性规划模型转化为模糊线性规划模型,利用最优判决条件进一步转化,得到以最大隶属度为目标函数的一般线性规划模型,求解得到了矿山的最优产能分配,以实现矿山产能的科学配置和效益的最大化.     

考虑环境影响的间歇过程多目标最优化设计

同时考虑费用和环境影响的间歇化工过程多目标最优化设计问题的求解,通常的做法是使用权重系数法,将其转变成单一目标来优化。但大多数情况下,这种权重系数很难确知。因此,有必要提供多个解以便于设计者作出合理的最终选择。采用多目标遗传算法和线性规划相结合的方法求解出间歇化工过程优化设计模型的非劣解集,并与不同权重系数下的单目标算例进行了比较。结果表明,用多目标遗传算法求解间歇化工过程是有效的。这为设计者在间歇化工过程最优化研究考虑环境因素的决策提供了更多的选择。     

响应面法耦合NSGA-Ⅱ算法的隔壁塔结构优化

隔壁塔的优化设计涉及多个变量且变量之间存在复杂的相互作用关系,这不仅提高了隔壁塔的设计难度,而且制约了其在工业应用方面的潜力。为了解决这一问题,本文提出了一种利用响应面法（RSM）耦合非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）对隔壁塔进行多目标优化设计的方法。首先,确定设计变量并利用单因素分析确定各变量水平,采用BBD（Box-Behnken）方法进行实验设计,并通过数值模拟计算年度总费用（TAC）和再沸器热负荷（Q）的目标函数;然后利用方差分析（ANOVA）评估各回归模型的统计重要性,并用二次多项式形式表示;最后通过NSGA-Ⅱ算法对响应面模型进行优化,计算Pareto前沿获得一系列优化方案。研究表明,相比于传统流程,采用该方法对隔壁塔进行分析和优化,能在降低TAC的同时有效降低Q,为隔壁塔的优化设计提供一种新思路。     

石化企业蒸汽动力系统优化设计策略研究

针对石化企业蒸汽动力系统(SPS)设计和综合方面存在的超结构复杂、模型求解困难的问题,提出了热力学分析与数学规划法相结合的系统设计策略。该策略通过将整个SPS看成是能够独立供应蒸汽或动力的子系统的组合,对各种可能组合子系统进行分析,综合电热供应比和供能效率2个指标剔除明显不合理的子系统,初步确定优化的候选子系统,然后对候选子系统设备设计负荷进行离散化,得到候选设备的数量和设计负荷。通过子系统筛选和候选设备数量和尺寸离散化,既避免了凭经验确定初始超结构遗漏最优解的不足,又大大降低了系统的超结构规模和优化设计的混合整数线性规划模型(MILP模型)的复杂度,保证了SPS多周期优化设计方案的最优性和可操作性。