采用关联进化策略的RWCE算法应用于换热网络优化

换热单元之间的耦合关系导致其在优化过程中相互制约,造成强制进化随机游走算法应用于换热网络时后期优化停滞。因此,提出一种关联进化策略实现换热单元间的联动进化。首先对换热网络中换热单元的关联关系进行了分析,评估了这种关联关系对进化算法的制约及效率的影响;在此基础上,建立了关联换热单元的联动进化机制,克服了优化过程中的关联制约,提升了进化的效率。最后,将采用单元关联进化策略的算法应用于15SP、16SP2算例,分别得到了年综合费用(TAC)为1 513 253和6 849 252$/a的结果,其中15SP算例的TAC较文献最优结果下降了5715$/a,验证了改进后的算法能有效地提高搜索质量。     

换热网络优化中换热单元均布处理的周期性影响分析

为了避免相邻换热单元之间无法产生新换热单元,提升节点非结构模型在算法优化中的适应性,基于换热单元均布策略分析了均布周期对换热网络进化的影响,提出加权均布策略。结果表明:均布策略只在相邻换热单元之间产生新换热单元时才会产生一定影响,且均布策略的采用周期过大或过小都会对换热网络优化产生不利影响;通过两个不同规模的算例进行验证,得到的结果分别为5 169 910和1 511 549$/a;加权均布策略能够提高算法在节点非结构模型中的优化性能。     

一种流股分流动态调节的换热网络优化策略

现有的节点非结构模型(Node-wise non-structural superstructure, NW-NSS)在优化换热网络时需要预设固定的节点分流数量,难以满足结构进化过程对于求解空间和计算效率的需求,易造成换热单元生成空间受限,影响算法全局优化性能。本文提出一种流股分流动态调节策略,该策略基于实时结构的整型变量分布信息,动态增加结构进化所需的必要分流并减少无效结构对优化的阻碍,辅助算法以更高的效率跳出局部极值,提升优化质量。将策略应用于16SP、20SP算例,分别得到年综合费用为6 653 940和1 711 886$/a的最优换热网络结构,较文献最优结果降低了3 140和3 202$/a。     

换热网络全局优化的多维峰谷轮换法

在峰谷轮换法的基础上提出了利用多维峰谷轮换法对以年综合费用最少为目标函数的无分流换热网络进行优化.在换热网络变量寻优过程中,首先将目标函数极小化得到一个局部极小值点,然后沿着多个方向进行变量搜索,找出最先跳出局部极小值点的变量组合,使得跳出局部极小值的搜索效率高于单变量的搜索效率,并可寻找到更好的换热网络结构,将极小化与跳出局部极小值点过程交替进行直至求得全局最优解.通过算例验证了该方法的可行性,且可找到比其它方法的优化结果更优的换热网络结构.     

换热网络中大步长与接受差解的关联分析及改进策略

RWCE算法优化换热网络时,较大的优化步长能够在接受差解的作用下促进结构变异,从而有效地跳出局部最优解.但持续的大步长无法保留结构变异后新生成的、换热量较小的换热单元,影响结构进化效率.基于大步长与接受差解的关联性,提出了一种大步长与接受差解联动策略,将接受差解和采用大步长同频,仅当接受差解时才使用大步长,并必定接受大...     

线性拟合换热网络性能与进口温度的关系

换热网络问题属于典型的混合整数非线性问题,有严重的非凸、非线性特性,且影响换热网络性能的因素众多.主要研究了换热网络进口温度与性能之间的关系.给定一换热网络固定结构,同时在固定面积的条件下,变动每股流体的进口温度,分析流体的进口温度与换热网络性能之间的关系,得出线性拟合的适用性.然后设计正交试验,拟合出性能与进口温度的线性模型,并验证该模型的准确性.最后根据拟合模型,从众多流股中优选冷、热流体组合成目标换热网络.     

带有分流结构匹配策略的换热网络优化分析

采用节点非结构模型(NNM)优化换热网络时,节点位置的合理配置对网络拓扑结构和优化结果有重要影响。在分析NNM的优化性能时发现,优化结果中分流结构主要出现在具有较大换热潜能的流股上。因此,提出了分流结构匹配策略,该策略可根据各流股的换热潜能对流股分流结构进行调整,使换热潜能较大的流股保留更多的分流结构,促进潜在优势结构的生成。将该策略改进后的算法用于优化9SP和15SP算例,所获优化结果比公开文献最优年综合费用低17 046$/a和4 418$/a,且改进后的模型与算例的适配度较高。     

多股流板翅式换热器温度交叉的数值分析

以平行多股流板翅式换热器为研究对象,给出了考虑翅片旁通作用的多股流板翅式换热器流体和翅片的能量方程。在改变多股流板翅式换热器各通道的流体参数、流动方式及换热器的结构参数等情况下,对能量方程进行数值求解,获得了各通道的流体温度分布情况及相邻通道的流体温度差,并分析了流体参数、流动方式和结构参数的变化对相邻通道流体温度交叉的影响。     

能量系统广义换热网络优化的蒙特卡罗SCDD法

在能量系统广义换热网络超结构及其数学模型基础上,提出了广义换热网络优化的蒙特卡罗SCDD混合算法,将蒙特卡罗法的全局搜索能力强和SCDD法计算效率高的优点相结合,提高广义换热网络优化算法的鲁棒性和计算效率,也增强了算法获得全局最优解的能力。实例应用表明:蒙特卡罗法能够有效获得广义换热网络的初始能流分配比例,而SCDD法提高了最佳能流比例的求解效率,利用蒙特卡罗SCDD混合求解算法可获得广义换热网络的最佳能流分配比例,使得总能利用效率最高。