一种新的换热单元竞争强化策略优化换热网络

1

作者 单灵海 段欢欢 +2 位作者 郑旭铭 黄晓璜 崔国民 《化工进展》 北大核心 2025年第6期3393-3404,共12页

在优化换热网络综合这一混合整数非线性问题时,作为结构变量的整型变量优化是一大难点。研究换热网络结构优化过程中的障碍,发现前期生成换热单元占据优势地位、单元之间的强耦合关系以及接受差解局限性是优化陷入局部极值的原因。为此... 在优化换热网络综合这一混合整数非线性问题时,作为结构变量的整型变量优化是一大难点。研究换热网络结构优化过程中的障碍,发现前期生成换热单元占据优势地位、单元之间的强耦合关系以及接受差解局限性是优化陷入局部极值的原因。为此,本文提出了换热单元竞争强化策略,通过间隔一定周期在结构中生成竞争换热单元,破坏网络原有稳固结构,然后进行流股换热单元热负荷再分配,来提升竞争单元生存能力和竞争能力,削弱原有结构的优势地位。并通过流股热负荷缺口设置和竞争结构的强制接受强化单元竞争来消去劣势结构,提升结构多样性和搜索域。讨论了竞争单元生成周期、竞争单元数量以及再分配比例对策略作用的影响。通过20sp和10sp算例进行验证,得到了1717757.75USD/a和5586693USD/a的结果,验证了策略的有效性。 展开更多

关键词 算法 优化设计 过程系统 换热网络优化 整型变量 换热单元竞争

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种多个体合作提升结构变异策略应用于换热网络综合

2

作者 郑旭铭 段欢欢 +2 位作者 单灵海 郭佳 崔国民 《化学工程》 北大核心 2025年第6期52-57,88,共7页

启发式算法不受目标函数性质影响,在求解换热网络等复杂性问题时展现出良好的搜索性能。启发式算法多数采用了群搜索的形式以提高求解的准确性,由于流股性质的不同,导致一些流股的换热匹配较为单一以及特定流股之间的匹配关系牢固,个体... 启发式算法不受目标函数性质影响,在求解换热网络等复杂性问题时展现出良好的搜索性能。启发式算法多数采用了群搜索的形式以提高求解的准确性,由于流股性质的不同,导致一些流股的换热匹配较为单一以及特定流股之间的匹配关系牢固,个体间的相同单元会随着优化的进行而逐渐增多,个体发生团聚导致种群多样性的丧失,优化效率下降。因此,提出一种多个体合作提升结构变异策略,借助个体间的结构对比,寻找使个体发生团聚的共有结构,从而针对性地调整网络结构,提升结构变异能力,基于个体间距离的大小,设计2种结构调整方式,将距离维持在合适的范围内,以平衡算法的全局搜索和局部搜索能力。最后将该策略应用在2个换热网络的典型算例上,最终优化结果优于多数文献,验证了该策略的有效性。 展开更多

关键词 换热网络 种群多样性 结构变异

在线阅读 下载PDF 职称材料

蜗壳断面面积变化对离心式血泵流动特性和溶血性能的影响

3

作者 曹展硕 段欢欢 +3 位作者 连起龙 肖义平 崔国民 王金阳 《医用生物力学》 北大核心 2025年第1期41-48,共8页

目的 通过设计6种不同蜗壳结构,探究蜗壳断面面积变化对离心式血泵流动特性和溶血性能的影响。方法 采用计算流体力学及拉格朗日法对不同蜗壳结构的血泵进行流动特性研究及溶血预测。结果 在流动特性方面,环型蜗壳血泵水力性能最差,S型... 目的 通过设计6种不同蜗壳结构,探究蜗壳断面面积变化对离心式血泵流动特性和溶血性能的影响。方法 采用计算流体力学及拉格朗日法对不同蜗壳结构的血泵进行流动特性研究及溶血预测。结果 在流动特性方面,环型蜗壳血泵水力性能最差,S型蜗壳水力性能最佳,比环型蜗壳提升35.29%。部分蜗壳在螺旋起始段(0°~90°)出现了滞止区;出口处(270°~360°)较大的滞止区中存在回流。在溶血方面,下凹型蜗壳血泵的溶血指数(hemolysis index, HI)最高,为9.59×10^(-4);而环型蜗壳血泵的HI最低,比下凹型蜗壳减少了71.85%。结论 减小蜗壳螺旋起始段和出口处的面积变化梯度可以避免流动滞止区和回流出现。造成HI较高的原因是红细胞暴露在高剪切应力下的时间较长。研究结果为离心式血泵蜗壳结构设计及优化提供了理论基础。 展开更多

关键词 离心式血泵 蜗壳断面 流动特性 拉格朗日 溶血

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种自适应强制进化随机游走算法应用于换热网络综合

4

作者 段欢欢 易智康 +2 位作者 张笑恬 肖媛 崔国民 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期40-45,57,共7页

RWCE(强制进化随机游走)算法应用于系统热集成时,最大步长既影响当前可行搜索域的范围,又影响整型变量的进化,固定参数设置降低了更优解产生的几率。因此提出一种融合自适应步长和自适应反向学习策略的RWCE算法。建立随机动态步长,在导... RWCE(强制进化随机游走)算法应用于系统热集成时,最大步长既影响当前可行搜索域的范围,又影响整型变量的进化,固定参数设置降低了更优解产生的几率。因此提出一种融合自适应步长和自适应反向学习策略的RWCE算法。建立随机动态步长,在导向参数牵引下自动激励有利步长值持续进化;在此基础上,建立自适应反向学习策略改变个体进化路径,使算法在优化的不同阶段能够自动搜索最佳步长,并挖掘尽可能多的结构,充分发挥算法全局搜索和局部开发能力。最后研究并计算H6C10、H10C10、H13C73个典型中大规模算例,结果表明该方法能够进一步提升算法的寻优能力。 展开更多

关键词 自适应 导向参数 反向学习 换热网络 RWCE

在线阅读 下载PDF 职称材料

大规模复杂换热网络联动进化障碍分析及策略改进

5

作者 黄晓璜 段欢欢 +2 位作者 徐玥 肖媛 崔国民 《上海理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期271-283,共13页

针对启发式算法在优化大规模换热网络时出现优化精细度不足的问题,提出一种以小负荷公用工程为导向的换热单元耦合联动强制进化策略。该策略以小负荷公用工程作为导向,构建具有耦合关系的换热单元环路,并对环路内的换热单元热负荷进行... 针对启发式算法在优化大规模换热网络时出现优化精细度不足的问题,提出一种以小负荷公用工程为导向的换热单元耦合联动强制进化策略。该策略以小负荷公用工程作为导向,构建具有耦合关系的换热单元环路,并对环路内的换热单元热负荷进行联动调整,同时保持环路外换热单元的热负荷和流股匹配不变。该策略旨在最大程度回收流股的能量,以减少小负荷公用工程使用带来的费用增加。将策略应用于强制进化随机游走算法并对两个算例进行测试,算例H8C7和H10C10的优化结果分别为1495292$/a和1713637$/a。与改进前相比,分别降低了7466$/a和7533$/a;与文献中最优解相比,分别减少了2033$/a和1450$/a,证明了该策略的有效性。 展开更多

关键词 换热网络综合 联动进化障碍 耦合联动 启发式算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于定向协调策略改进换热单元优化的换热网络综合

6

作者 张笑恬 刘思琪 +3 位作者 崔国民 黄晓璜 段欢欢 王金阳 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期4342-4353,共12页

针对强制进化随机游走算法优化换热网络时,换热单元过早消去和新生成换热单元难以存活,导致结构固化的问题,本文提出以换热单元数和年综合费用为双重评价指标的定向协调策略。首先,通过智能摄取换热单元数确定目标单元数域和平行种群数... 针对强制进化随机游走算法优化换热网络时,换热单元过早消去和新生成换热单元难以存活,导致结构固化的问题,本文提出以换热单元数和年综合费用为双重评价指标的定向协调策略。首先,通过智能摄取换热单元数确定目标单元数域和平行种群数量;其次,将不同的目标单元数分配给平行种群;最后,以实际单元数与目标单元数的离散程度为评判标准,设计动态优化路径。该方法旨在避免优化算法在优化过程中因换热单元数限制而陷入局部极值陷阱,使每个平行种群内的个体可以充分搜索和优化目标单元数下的换热网络结构,从而同时兼顾算法的局部搜索能力与全局搜索能力。采用15SP算例和20SP算例进行验证,分别得到1496744USD/a和1396596USD/a的结果,均优于文献所得结果,证明了方法的有效性。 展开更多

关键词 过程系统 换热网络 换热单元 算法 优化 全局搜索

在线阅读 下载PDF 职称材料

有分流棋盘模型应用于不相容多组分质量交换网络优化

7

作者 易智康 刘思琪 +2 位作者 崔国民 段欢欢 肖媛 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2986-2995,共10页

不相容多组分质量交换网络是质量交换网络综合中的难题之一。传统的分级超结构模型在模拟不相容多组分质量交换网络时,需要进行迭代计算,这使得优化过程变得复杂,并且难以兼顾计算效率。因此,本文提出将有分流棋盘模型用于优化不相容多... 不相容多组分质量交换网络是质量交换网络综合中的难题之一。传统的分级超结构模型在模拟不相容多组分质量交换网络时,需要进行迭代计算,这使得优化过程变得复杂,并且难以兼顾计算效率。因此,本文提出将有分流棋盘模型用于优化不相容多组分质量交换网络问题,并采用基于种群识别策略的强制进化随机游走(RWCE)算法进行求解。有分流棋盘模型简化了模拟时的计算复杂度,且种群识别策略能够解决种群中个体“团聚”现象,从而全面提升了搜索全局最优解的计算效率。焦炉气脱硫算例的验证结果显示:有分流棋盘模型和基于种群识别策略的RWCE算法能够高效地解决不相容多组分质量交换网络问题,并且在优化平均时长和年综合费用方面取得了更为显著的成果。 展开更多

关键词 过程系统 模型 质量交换网络 算法 种群识别策略

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑贫流股旁路的热-质交换网络同步优化

8

作者 刘思琪 易智康 +2 位作者 肖媛 段欢欢 崔国民 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期4666-4678,共13页

热-质交换网络是系统工程中的重要领域,对质量交换子网络中贫流股进行处理可以有效回收传质过程中的多余热量,实现高效传质传热。目前的同步优化模型没有考虑到贫流股旁路对热-质交换网络的结构和年度综合费用的影响。因此,通过对质量... 热-质交换网络是系统工程中的重要领域,对质量交换子网络中贫流股进行处理可以有效回收传质过程中的多余热量,实现高效传质传热。目前的同步优化模型没有考虑到贫流股旁路对热-质交换网络的结构和年度综合费用的影响。因此,通过对质量交换子网络和热交换子网络的耦合关系分析,提出了基于旁路变换的内部贫流股间歇性换热策略来改进节点非结构模型。一方面,将具有单一换热性质的贫流股切割为多重换热流股,从而使热-质交换网络优化具有更丰富的结构;另一方面,贫流股旁路位置的不同也会影响优化效果。此外,由于该数学模型的求解域宽,直接求解的计算难度大,所以强制进化随机游走算法被用以求解该模型,其接受差解机制保证了全局搜索能力。采用所提出的同步优化方法对热-质交换网络算例进行优化,结果表明通过贫流股旁路位置变换获得了新的网络结构,增强了结构多样性;并且通过结构变异带动了年度综合费用的降低。这种方法对于节能减排的进一步推进具有重要意义。 展开更多

关键词 系统工程 模型 热-质交换网络 算法 贫流股旁路

在线阅读 下载PDF 职称材料

应用单元活性强化策略的质量交换网络优化

9

作者 付寅瑞 段欢欢 +3 位作者 肖媛 刘洪彬 张志坤 崔国民 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期89-94,共6页

质量交换网络优化后期,存在结构易固化、新单元生成受限的现象,不利于结构变异和全局寻优。因此,文中首先探究了结构固化的成因,并提出单元活性强化策略。在优化过程中,实时监测个体状态,以一定的概率随机抽取一个超过阈值的质量交换器... 质量交换网络优化后期,存在结构易固化、新单元生成受限的现象,不利于结构变异和全局寻优。因此,文中首先探究了结构固化的成因,并提出单元活性强化策略。在优化过程中,实时监测个体状态,以一定的概率随机抽取一个超过阈值的质量交换器,并将其分化为多个传质单元,以此增强新生单元的活性和个体结构变异能力,提升算法的全局搜索性能。将改进策略应用于废水脱酚和空气除氨2个算例中,所获结构的年综合费用为129 200、336 148美元/a,均优于目前文献最优解。结果表明:单元活性强化策略可以促进结构优选,有效提升算法优化质量。 展开更多

关键词 质量交换网络 强制进化随机游走算法 优化质量 单元活性强化

在线阅读 下载PDF 职称材料

换热单元协进化的微分进化算法优化换热网络的性能 被引量：3

10

作者 陈上 崔国民 +1 位作者 张春伟 段欢欢 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期474-480,共7页

采用微分进化算法应用于换热网络综合时,针对换热网络分级超结构模型中的整型变量即换热器有无问题,提出两种换热器协进化策略,分别利用差分进化原理与最小换热潜能约束实现换热单元协进化生成与消去,结合微分进化算法搜索合理的换热单... 采用微分进化算法应用于换热网络综合时,针对换热网络分级超结构模型中的整型变量即换热器有无问题,提出两种换热器协进化策略,分别利用差分进化原理与最小换热潜能约束实现换热单元协进化生成与消去,结合微分进化算法搜索合理的换热单元匹配。通过两个经典算例分析证明了算法的有效性,寻找到了更加符合实际生产的换热网络结构,优化结果较文献的年综合投资费用更低,用于工业生产过程中,可以稳定有效地节约成本。 展开更多

关键词 换热网络综合 换热器协进化 微分进化算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

MS-222对1龄虹鳟的麻醉效果研究 被引量：3

11

作者 康玉军 段欢欢 +3 位作者 沈娟娟 郑启潭 陈元范 刘哲 《科学养鱼》 2016年第4期50-51,共2页

本试验研究了MS-222对虹鳟的浸浴麻醉的效果。试验在不同浓度下对虹鳟进行浸浴麻醉,观察虹鳟的状态并测定麻醉时间、复苏时间和死亡率等参数,从而探究MS-222对虹鳟的麻醉效果,筛选出最适麻醉浓度,旨在为虹鳟及其他鱼类活鱼运输提供参考... 本试验研究了MS-222对虹鳟的浸浴麻醉的效果。试验在不同浓度下对虹鳟进行浸浴麻醉,观察虹鳟的状态并测定麻醉时间、复苏时间和死亡率等参数,从而探究MS-222对虹鳟的麻醉效果,筛选出最适麻醉浓度,旨在为虹鳟及其他鱼类活鱼运输提供参考资料。 展开更多

关键词 MS-222 浸浴 麻醉时间 其他鱼类 复苏时间 试验研究 活鱼运输 水温条件 参考资料 鳃盖

在线阅读 下载PDF 职称材料

公用工程强制进化策略应用于换热网络优化 被引量：3

12

作者 张璐 段欢欢 +3 位作者 崔国民 肖媛 杨其国 张冠华 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期72-78,共7页

采用强制进化随机游走算法优化换热网络过程中公用工程不直接参与进化,导致部分公用工程难以消去,阻碍结构进化。基于此,提出一种强制公用工程参与进化的策略。使公用工程以一定的概率按照不同方式参与进化,其换热量的大小可根据自身参... 采用强制进化随机游走算法优化换热网络过程中公用工程不直接参与进化,导致部分公用工程难以消去,阻碍结构进化。基于此,提出一种强制公用工程参与进化的策略。使公用工程以一定的概率按照不同方式参与进化,其换热量的大小可根据自身参与进化后的系统费用的变化情况所决定,不再受到流股上其他换热单元换热量的制约,增强了公用工程变化的灵活性,更有利于使其朝着有利于结构进化的方向发展。最后,将所提策略应用于2个不同规模的换热网络算例,所获得的结果均低于当前文献最优解,说明该策略能够有效消去对结构进化不利的公用工程,有利于增强网络结构进化能力,获得更优的换热网络设计。 展开更多

关键词 换热网络 公用工程 消去障碍 结构进化

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种适用于质量交换网络优化的节点非结构模型

13

作者 韩新宇 段欢欢 +3 位作者 崔国民 周志强 马秀宝 肖媛 《上海理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期137-144,共8页

质量交换网络(MEN)作为过程集成系统的新兴分支方向,具有提高资源利用效率和降低环境污染的双重效益。目前典型的超结构模型在MEN优化中已经取得了很好的应用,但超结构固定排列方式限制了模型中换热器匹配的灵活性和求解域的扩大。基于... 质量交换网络(MEN)作为过程集成系统的新兴分支方向,具有提高资源利用效率和降低环境污染的双重效益。目前典型的超结构模型在MEN优化中已经取得了很好的应用,但超结构固定排列方式限制了模型中换热器匹配的灵活性和求解域的扩大。基于此,提出了一种新的有分流节点非结构模型,以节点的形式量化传质单元的匹配方式,实现传质单元在流股上的自由匹配,从而增强了单元匹配的灵活性。同时考虑到实际工程中有分流情况的出现,以分组数和分支数表示传质单元的有分流形式,进一步扩大了模型的求解范围。最后,通过2个实际MEN算例分析计算,验证了有分流节点非结构模型的有效性。 展开更多

关键词 质量交换网络 节点非结构模型 同步优化 传质单元

在线阅读 下载PDF 职称材料

从精英到大众:男女生接受高等教育的机会变化研究——基于1982-2015年福建省的实证调查 被引量：9

14

作者 王伟宜 段欢欢 《福建师范大学学报（哲学社会科学版）》 CSSCI 北大核心 2018年第4期140-148,167,共10页

本文利用官方及调查数据,采用入学率及机会指数等指标对福建省男女学生接受高等教育的机会变化情况进行了实证分析。研究发现,男女学生参与高等教育的机会均在不断上升;无论是整体上还是不同类型高校中,男生的优势趋于下降而女生的优势... 本文利用官方及调查数据,采用入学率及机会指数等指标对福建省男女学生接受高等教育的机会变化情况进行了实证分析。研究发现,男女学生参与高等教育的机会均在不断上升;无论是整体上还是不同类型高校中,男生的优势趋于下降而女生的优势开始凸显;学科中的性别隔离现象始终存在,且逐渐由"男理工女文艺"向"男工女文教"转变,同时男女学生在学科中的分布趋于扁平化,分布范围有所拓宽。今后,为了提高男生接受高等教育的机会、改善因性别刻板印象而导致的学科选择中的性别隔离现象,应尝试在基础教育阶段进行性别敏感教育及相应的职业生涯发展规划,以便促进两性自由平等的发展。 展开更多

关键词 入学机会 性别差异 机会指数

在线阅读 下载PDF 职称材料

叶轮结构对离心血泵溶血性能及振动特性的影响

15

作者 孟玲玉 段欢欢 +3 位作者 刘思琪 连起龙 曹展硕 崔国民 《上海理工大学学报》 2025年第5期567-577,共11页

离心血泵叶轮根据盖板形式可分为闭式、半开式和开式3种结构,其对于评估血泵的溶血性能以及结构稳定性具有重要意义。基于此,利用数值模拟方法对3种叶轮血泵的水力性能和溶血性能进行了对比分析;同时,利用流固耦合方法研究了流场作用下... 离心血泵叶轮根据盖板形式可分为闭式、半开式和开式3种结构,其对于评估血泵的溶血性能以及结构稳定性具有重要意义。基于此,利用数值模拟方法对3种叶轮血泵的水力性能和溶血性能进行了对比分析;同时,利用流固耦合方法研究了流场作用下不同叶轮结构产生的振动响应规律。结果表明,半开式叶轮血泵的内部流场分布更为均匀,血液输送效果更优越,溶血指数相较于闭式和开式叶轮血泵分别降低了24.65%和19.67%。在流场作用力下,闭式叶轮产生的振动位移最小,结构稳定性最好;半开式和开式叶轮由于结构约束力相对较弱,导致其振动位移幅值相对较大。叶轮的盖板设计有助于降低血泵运转中的能量损失,提升泵送能力,同时增加叶轮的结构稳定性。然而,前盖板的存在可能增加血液损伤风险,因此,在设计阶段需重点考虑叶轮结构的选取,以有效提升血泵的整体性能。 展开更多

关键词 离心血泵 流固耦合 溶血性能 振动特性

在线阅读 下载PDF 职称材料