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基于广义换热网络的质量交换网络质能比拟及全局优化 被引量：1
1
作者 肖媛 陈怡 +1 位作者 刘思琪 崔国民 《化工进展》 北大核心 2025年第1期121-134,共14页
质量交换网络是过程系统高效经济回收污染物或杂质的重要途径,其中组分浓度的小尺度特征对于其求解域和全局优化性能存在一定限制。基于质量传递和能量传递比拟理论,本文假设了单位高度塔板提供有效传质的塔板质量,建立了非连续传质的... 质量交换网络是过程系统高效经济回收污染物或杂质的重要途径,其中组分浓度的小尺度特征对于其求解域和全局优化性能存在一定限制。基于质量传递和能量传递比拟理论,本文假设了单位高度塔板提供有效传质的塔板质量,建立了非连续传质的板式塔和广义换热器的比拟关系;在此基础上,将小尺度质量交换网络比拟为广义换热网络,进而采用节点非结构模型和强制进化随机游走算法对广义换热网络进行全局优化;最后,将优化所得的广义换热网络回归为质量交换网络,使其满足传质可行性约束。算例分析表明,该方法可有效拓展质量交换网络搜索空间,提升流股匹配的多样性和全局优化性能。同时,灵活调整比拟尺度和协调系数能够进一步丰富优化路径,提升最优解的质量,获得了R2S3算例和R2S2算例优于文献最优的结构。 展开更多
关键词 过程系统 质量交换网络 质能比拟 广义换热网络 全局优化 强制进化随机游走算法
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基于VOF法的鼓泡板式换热器内蒸发传热特性的数值模拟 被引量：1
2
作者 阮应君 王乙为 +1 位作者 迟浩淼 栾辉宝 《化学工程》 北大核心 2025年第3期40-45,共6页
为掌握鼓泡板式换热器的蒸发规律,建立预测蒸发性能的神经网络,构建鼓泡板单通道仿真模型,模型尺寸为鼓泡直径6 mm,单元鼓泡横向间距42 mm,纵向间距64 mm。通过Fluent模拟R22在鼓泡板中的蒸发过程,探究蒸发温度、质量流量、进口干度、... 为掌握鼓泡板式换热器的蒸发规律,建立预测蒸发性能的神经网络,构建鼓泡板单通道仿真模型,模型尺寸为鼓泡直径6 mm,单元鼓泡横向间距42 mm,纵向间距64 mm。通过Fluent模拟R22在鼓泡板中的蒸发过程,探究蒸发温度、质量流量、进口干度、热流密度对蒸发的影响。最后将仿真数据作为BPNN(反向传播神经网络)的训练和测试样本,讨论将BPNN应用到蒸发传热中的可能性。结果表明:蒸发传热系数随着进口干度的增加先减小后增大,随蒸发温度的增加先增大后减小,随质量流量和热流密度的增大而增大。蒸发压降随着进口干度和蒸发温度的增加而减小,随热流密度的增大而增大。根据仿真数据训练的BPNN为鼓泡板式蒸发器的运行和蒸发性能的预测提供一定的理论支持。 展开更多
关键词 鼓泡板式换热器 数值模拟 蒸发传热 神经网络
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基于改进回声状态网络的质子交换膜燃料电池剩余寿命预测
3
作者 袁铁江 李荣盛 +1 位作者 康建东 闫华光 《中国电力》 北大核心 2025年第5期102-109,共8页
针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)的剩余有效寿命预测技术(RUL)在中长期预测效果不佳的问题,提出了一种基于改进灰狼优化算法(IGWO)和回声状态网络(ESN)的剩余寿命预测方法。首先选取电堆电压作为健康指标,使用卷积平滑滤波法对PEMFC数据... 针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)的剩余有效寿命预测技术(RUL)在中长期预测效果不佳的问题,提出了一种基于改进灰狼优化算法(IGWO)和回声状态网络(ESN)的剩余寿命预测方法。首先选取电堆电压作为健康指标,使用卷积平滑滤波法对PEMFC数据集进行数据平滑和归一化处理,有效减少异常值对后续模型训练的干扰。然后利用IGWO的局部和全局寻优能力对ESN的储备池参数进行优化,构建出IGWO-ESN网络模型,并利用处理后数据集进行PEMFC剩余寿命预测模型的训练,最后与传统的ESN进行对比验证。结果表明,改进后的ESN模型预测均方根误差和平均绝对百分比误差分别为0.0342和0.9315%,预测精度相较于普通ESN模型明显提升,中长期RUL的预测准确度也更高。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 回声状态网络 灰狼优化算法 剩余寿命预测
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改进灰狼优化算法优化CNN-LSTM的PEMFC性能衰退预测
4
作者 高锋阳 刘庆寅 +2 位作者 赵丽丽 齐丰旭 刘嘉 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第13期175-187,共13页
为进一步提高车用质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)电堆性能衰退预测与剩余使用寿命预测精度,提出一种改进灰狼优化算法优化卷积神经网络-长短期记忆(convolutional neural network-long short-term memo... 为进一步提高车用质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)电堆性能衰退预测与剩余使用寿命预测精度,提出一种改进灰狼优化算法优化卷积神经网络-长短期记忆(convolutional neural network-long short-term memory, CNN-LSTM)的车用PEMFC性能衰退预测方法。首先,通过稳定小波变换对数据集去噪重构,使用改进灰狼算法对实测PEMFC电堆衰退数据进行分析,获得CNN-LSTM最优超参数。其次,利用最优超参数训练CNN-LSTM网络模型进行PEMFC性能衰退预测,并计算PEMFC电堆剩余使用寿命。最后,在电堆静态和动态工况下,将所提方法与传统长短期记忆循环网络、门控循环单元循环网络和未经优化的CNN-LSTM等模型预测进行比较。结果表明:在静态工况中,当训练集占比为60%时,所提方法相比传统CNN-LSTM预测结果均方根误差缩小59.02%,当训练集占比为70%时,PEMFC剩余使用寿命预测与实际相差1.16 h;在动态工况中,当训练集占比为40%时,平均绝对误差缩小18.78%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 改进灰狼优化算法 卷积神经网络-长短期记忆 衰退预测 剩余使用寿命
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基于CNN-LSTM的换热器污垢因子预测研究 被引量：1
5
作者 张晗筱 王瑞琪 张亚婷 《化工学报》 北大核心 2025年第4期1671-1679,共9页
对换热器的结垢状态进行精准预测,可以及时了解结垢程度,从而有针对性地实施清洁,对提高换热器使用经济性和生产安全性具有重要意义。利用卷积神经网络(CNN)与长短期记忆网络(LSTM)的模型集成对换热器污垢因子进行预测,采用大量换热器... 对换热器的结垢状态进行精准预测,可以及时了解结垢程度,从而有针对性地实施清洁,对提高换热器使用经济性和生产安全性具有重要意义。利用卷积神经网络(CNN)与长短期记忆网络(LSTM)的模型集成对换热器污垢因子进行预测,采用大量换热器历史数据对所建立的CNN-LSTM模型进行训练,取得了良好的预测效果。与单一的CNN和LSTM模型及文献中的多层感知器神经网络模型(MLPNN)相比,所建立的CNN-LSTM模型具有准确性更高、稳定性更强的特点。在所展示的案例中,决定系数(R^(2))为0.98167,平均绝对百分误差(MAPE)为3.199×10^(-3),不仅为解决换热器结垢问题提供了理论基础,而且为换热器安全运行与维护策略提供了更科学、精准的依据,有助于提升整个换热工段的经济性和生产安全性。 展开更多
关键词 换热器 模型 预测 神经网络 集成 算法
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一种新的换热单元竞争强化策略优化换热网络
6
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
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一种预留节点策略应用于换热网络优化
7
作者 吴小龙 黄晓璜 +3 位作者 肖媛 单灵海 叶家慧 崔国民 《化工学报》 北大核心 2025年第7期3388-3402,共15页
使用RWCE算法优化换热网络时,算法的随机性可能导致连续节点上存在换热单元,从而影响后续新单元的生成。为了解决这一问题,提出一种预留节点策略改良该算法。为了促进分流节点上换热单元的竞争,将节点非结构模型改良成分流连续节点非结... 使用RWCE算法优化换热网络时,算法的随机性可能导致连续节点上存在换热单元,从而影响后续新单元的生成。为了解决这一问题,提出一种预留节点策略改良该算法。为了促进分流节点上换热单元的竞争,将节点非结构模型改良成分流连续节点非结构模型。分流上存在多个节点,也会有效避免出现连续节点上存在换热单元的状况发生,有效促进节点之间的相互竞争。最终使用H4C5和H10C5两个算例验证该策略的有效性,得到的年综合费用分别是2890453 USD/a和5091842 USD/a,由此证明了将该策略改良RWCE算法在换热网络优化上的有效性。 展开更多
关键词 算法 系统工程 优化设计 换热网络 结构进化
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质量交换网络的质-能系统比拟与平行进化
8
作者 陈怡 肖媛 崔国民 《化工学报》 北大核心 2025年第6期2755-2769,共15页
基于质量和能量交换过程、设备和网络的比拟关系,采用质-能网络比拟优化可将小尺度特征的质量交换网络比拟为广义换热网络,有效地扩大求解域,提升全局优化质量。然而,该方法尚未充分考虑广义换热网络的不同个体在不同进化时期的最优网... 基于质量和能量交换过程、设备和网络的比拟关系,采用质-能网络比拟优化可将小尺度特征的质量交换网络比拟为广义换热网络,有效地扩大求解域,提升全局优化质量。然而,该方法尚未充分考虑广义换热网络的不同个体在不同进化时期的最优网络结构,其全局和局部优化性能仍有较大的提升空间。为此,建立了广义换热网络和质量交换网络的同步比拟和平行进化策略,实现广义换热网络的局部最优结构实时回归至质量交换网络,并至平行进化层实施进一步的全局和局部优化。空气除氨和废水脱酚算例的应用结果表明,质-能系统比拟与平行进化可充分发挥广义换热网络在更大求解域内的全局搜索能力,并通过平行进化兼顾局部最优精度,为质量交换网络综合提供更有效的方法。 展开更多
关键词 质量交换网络 质-能比拟 广义换热网络 全局优化
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事件-时间触发的慢时变工业过程动态调度方法
9
作者 任超 王凯 +1 位作者 韩洁 阳春华 《化工学报》 北大核心 2025年第1期256-265,共10页
流程工业中的慢时变现象普遍存在,持续变化的工况会导致生产调度的最优操作条件偏移,原有的决策方案不再适用。提出了一种基于事件-时间触发的动态调度方法。首先,分析了慢时变参数对长周期调度决策的影响,提出以操作变量的变化表征设... 流程工业中的慢时变现象普遍存在,持续变化的工况会导致生产调度的最优操作条件偏移,原有的决策方案不再适用。提出了一种基于事件-时间触发的动态调度方法。首先,分析了慢时变参数对长周期调度决策的影响,提出以操作变量的变化表征设备性能衰减的策略,并构建了动态触发函数,在动态调度的触发条件中融合了事件和时间触发的特点,设计了时变约束条件。其次,在调度过程中嵌入生产系统的动态信息,建立了过程过渡模型作为输入输出动力学的简化表达,从而降低了计算的复杂度。最后,采用闭环滚动的动态调度框架,依据实时的运行状态更新调度模型。在示例研究中,以工业换热网络为例验证了所提方法的有效性,该方法能提供及时的动态调度,表现出较好的经济性能,为考虑工况随时间缓慢迁移条件下的生产调度问题提供了新的解决方案。 展开更多
关键词 过程系统 动态调度 事件-时间触发 滚动优化 换热网络
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一种比拟与进化协同的质能网络比拟优化方法
10
作者 陈怡 肖媛 崔国民 《化学工程》 北大核心 2025年第2期26-32,50,共8页
质能比拟优化方法是一种质量交换网络综合新方法,该方法将质量交换网络比拟为变量尺度更大的广义换热网络,有效提升结构匹配多样性和全局优化性能。然而,广义换热网络的变量尺度(求解域)和优化路径分别由质能比拟比例尺和算法进化参数决... 质能比拟优化方法是一种质量交换网络综合新方法,该方法将质量交换网络比拟为变量尺度更大的广义换热网络,有效提升结构匹配多样性和全局优化性能。然而,广义换热网络的变量尺度(求解域)和优化路径分别由质能比拟比例尺和算法进化参数决定,因而该方法的优化性能受制于广义换热网络的进化参数与质能比拟比例尺的适配性。因此,提出一种比拟与进化协同的质能比拟优化方法,首先分析质能比拟比例尺对优化过程连续变量和整型变量的影响;在此基础上建立质能比拟比例尺与强制进化随机游走算法进化参数协同策略,保证其对提升质量交换网络结构多样性和全局优化质量的效能;最后将该方法应用于R5S3(空气除氨算例),得到年度综合费用为126122美元/a的MEN(质量交换网络)结构,相较于最优文献网络结构费用降低1.32%,证明了策略的有效性。 展开更多
关键词 质能比拟 质量交换网络 质能比拟比例尺 优化
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一种多个体合作提升结构变异策略应用于换热网络综合
11
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
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基于夹点技术考虑碳排放的胶合板生产换热网络优化
12
作者 李奇澳 罗武生 +2 位作者 江枫 文韬 喻胜飞 《森林工程》 北大核心 2025年第3期546-554,共9页
胶合板生产消耗大量能源,为提高经济效益,助力“碳达峰”“碳中和”目标,须提高能源效率,降低能耗。以胶合板生产过程中5股换热物流为研究对象,采用夹点技术对现有生产工况下的换热网络进行分析并提出优化改进方案。应用化工流程系统模... 胶合板生产消耗大量能源,为提高经济效益,助力“碳达峰”“碳中和”目标,须提高能源效率,降低能耗。以胶合板生产过程中5股换热物流为研究对象,采用夹点技术对现有生产工况下的换热网络进行分析并提出优化改进方案。应用化工流程系统模拟软件Aspen plus建立胶合板生产流程中的换热网络,计算各侧线流股流量和物性数据,划分温度区间,确定最小传热温差并计算出夹点温度。传统夹点法确定最小传热温差(△T_(min))为9℃,引入碳排放考虑因素后最小传热温差(△T_(min))调整为7℃,平均夹点温度为116.5℃,利用夹点温度作为分析诊断换热网络中的跨越夹点物流现象,从而精确定位换热网络的瓶颈位置,调整不合理配置的冷热流股换热器,达到优化整个换热网络的目的。优化后系统冷、热公用工程用量各减少862465.0 kW和202642.0 kW,显著降低了装置能耗。 展开更多
关键词 夹点技术 胶合板 换热网络优化 碳排放 能源
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采用智能进化算法的管壳式换热器详细设计
13
作者 李海东 张奇琪 +4 位作者 杨路 AKRAM Naeem 常承林 莫文龙 申威峰 《化工学报》 北大核心 2025年第1期241-255,共15页
管壳式换热器是石油、化工等过程工业中应用最广泛的热量回收设备,其数学模型通常是十分复杂的非线性优化问题,现有的商业求解器和优化算法存在运算时间长、收敛困难、易陷入局部最优等难题。针对这些难题,参考管壳式换热器制造标准,将... 管壳式换热器是石油、化工等过程工业中应用最广泛的热量回收设备,其数学模型通常是十分复杂的非线性优化问题,现有的商业求解器和优化算法存在运算时间长、收敛困难、易陷入局部最优等难题。针对这些难题,参考管壳式换热器制造标准,将换热器内构件尺寸定义成离散变量,分别以最小化换热面积、年度总费用、环境影响因子及最大化传热效率为目标函数,建立管壳式换热器详细设计的混合整数非线性规划模型。同时,对传统智能进化算法包括遗传算法、粒子群算法及模拟退火算法进行改进,使得换热器设计变量能够在一系列离散值中自由选择,不需要对优化结果进行人工圆整处理。案例测试结果表明,改进的智能进化算法能在1.0 s内得到最优设计方案,相对于全局求解器,优化时间节约99%以上,提高了优化求解效率;相对于局部求解器,改进的智能进化算法能够获取全局最优解,换热面积节约15.4%~56.6%,年度总费用节约15.8%~77.8%,保证设计质量。通过多目标优化在不同目标函数之间进行权衡,通过灵敏度分析展示了不同设计变量对目标函数的影响趋势。 展开更多
关键词 传热 管壳式换热器 优化设计 智能进化算法 多目标优化
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基于电热资源的电解水制氢系统优化研究
14
作者 程澄 徐昌哲 +2 位作者 孔婵 叶爽 黄伟光 《河南师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期90-98,I0016,共10页
在“双碳”目标下,用电解水制备绿氢替代化石能源生产灰氢,对推动绿色低碳的现代能源体系建设具有重要意义.因输入电能和热能具有品位和经济性差异,如何快速确定经济节能的电制氢运行参数和换热结构是一个待解决的问题.为了降低制氢成... 在“双碳”目标下,用电解水制备绿氢替代化石能源生产灰氢,对推动绿色低碳的现代能源体系建设具有重要意义.因输入电能和热能具有品位和经济性差异,如何快速确定经济节能的电制氢运行参数和换热结构是一个待解决的问题.为了降低制氢成本和减少能量品位浪费,针对3种类型的电解槽,通过调整运行参数、换热器配置结构和热电比,降低设备能耗、回收余热、进行能量梯级利用,从而实现减少运行成本、降低能量输入、减少能量品位浪费的目的.这与火用效率和制氢成本密切相关,为寻找火用效率最大和制氢成本最小的电解水方案,采用双目标优化算法解决同时考虑能量品位和经济性的混合整数非线性优化问题.最后,分析一个场景的案例,表明优化方法不仅可以提高经济性,还有助于提高火用效率. 展开更多
关键词 电解水制氢 换热网络 优化设计 过程系统 系统性能分析
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基于数值模拟的气相换热器壳程结构优化与试验
15
作者 郑宇 万霖 +2 位作者 车刚 刘季君 王洪超 《食品与机械》 北大核心 2025年第2期85-93,共9页
[目的]对气相旋转换热器进行结构优化,改善单叶片壳程结构气相旋转换热器换热效率较低的问题。[方法]通过建立简化模型和CFD法,对3种壳程结构换热器性能进行分析。以壳程压降和对流换热系数为试验指标,探究工作圈数、叶片高度、叶片宽... [目的]对气相旋转换热器进行结构优化,改善单叶片壳程结构气相旋转换热器换热效率较低的问题。[方法]通过建立简化模型和CFD法,对3种壳程结构换热器性能进行分析。以壳程压降和对流换热系数为试验指标,探究工作圈数、叶片高度、叶片宽度等主要参数对壳程压降和对流换热系数的影响规律,并进行优化与验证。[结果]六叶片结构换热器的总体性能较好,壳程压降降低了7%~8%,对流换热系数提高了8%~10%。当工作圈数为3、叶片高度为45.05 mm、叶片宽度为4.79 mm时,六叶片结构换热器的最小壳程压降为6.95 kPa,较优化前降低了15%~21%;最大对流换热系数为183.35 W(/m~2·K),较优化前提高了10%~12%。壳程压降模拟值与试验值误差≤6%,对流换热系数模拟值与试验值误差≤5%,优化结果可靠。[结论]在优化后的壳程结构下,气相换热器具有良好的换热性能。 展开更多
关键词 数值模拟 换热器 性能分析 结构优化
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一种新的连续非结构模型同步优化质量交换网络
16
作者 熊思恒 黄冬梅 +3 位作者 肖媛 黄晓璜 易智康 崔国民 《化工进展》 北大核心 2025年第2期635-645,共11页
质量交换网络是减少化工过程中污染物排放和降低经济成本的有效手段,其集成优化具有重要意义。本文提出了一种新的基于混合整数非线性规划(MINLP)的同步优化模型,允许分流非等浓度混合与考虑流股再生的连续非结构模型(NSM)。连续非结构... 质量交换网络是减少化工过程中污染物排放和降低经济成本的有效手段,其集成优化具有重要意义。本文提出了一种新的基于混合整数非线性规划(MINLP)的同步优化模型,允许分流非等浓度混合与考虑流股再生的连续非结构模型(NSM)。连续非结构模型预先不设置结构化参数,没有固定的匹配模式,使用连续的实数区间划分不同的流股,随机生成具体的实数代表传质单元在流股上的位置。连续非结构模型在形成质量交换网络结构方面非常随机与灵活,具有极广的搜索域。在此基础上,使用强制进化随机游走算法(RWCE)同时优化连续非结构模型中的整形变量与连续变量,该算法具有个体间独立进化的特点。最后通过三个算例进行验证,结果表明:连续非结构模型结合启发算法可以得到低于目前文献最优的结果,能够灵活地表达复杂的质量交换网络结构,验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 质量交换网络 连续非结构模型 过程系统 优化 算法
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气相换热器壳程振动特性分析与结构优化
17
作者 李俊鹏 万霖 +3 位作者 车刚 刘季君 黄宇佳 郑宇 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第8期265-271,287,共8页
针对管壳式换热器在运行中受到壳程振动的影响导致稳定性差等问题,开展壳程振动特性分析,并以提高低阶固有频率为目标优化机具结构。借助ANSYS Workbench对换热器壳程的工作状态进行振动动力学分析和结构优化,使用模态分析确定换热器壳... 针对管壳式换热器在运行中受到壳程振动的影响导致稳定性差等问题,开展壳程振动特性分析,并以提高低阶固有频率为目标优化机具结构。借助ANSYS Workbench对换热器壳程的工作状态进行振动动力学分析和结构优化,使用模态分析确定换热器壳程的前6阶模态振型和固有频率,并通过台架试验验证得出5处振动测点的加速度曲线,从而确定易发生共振的频率范围。建立机具振动力学模型,通过JM1811无线网关验证仿真模型的准确性并提出机具结构优化方案。研究结果显示:仿真结果与实际振动测试数据相对误差为6.16%,换热器壳程部分是造成机具振动剧烈的主要原因,运载状态下整体振动幅值要高于空载工况;实测振动频率为72 Hz,接近机具第二阶固有频率范围。采用正交试验对机构进行优化,得到最佳参数组合:壳程厚度为10 mm,壳程直径为630 mm,阻尼器安装距离为1700 mm。优化后机具前两阶固有频率提升至47.60 Hz和82.13 Hz;振动测试结果表明,空载工况下,壳程装置(测点3)振动幅度下降18.5%,两装置连接处(测点5)振动幅度下降14.0%;运载工况下,壳程装置(测点3)振动幅度下降15.1%。研究结果可为管壳式换热器壳程减振措施的研究提供理论依据。 展开更多
关键词 管壳式换热器 模态分析 结构优化 振动特性
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风-水-风系统的数据中心冷却系统水侧大温差方案
18
作者 井洋 谢晓云 江亿 《制冷学报》 北大核心 2025年第3期113-122,共10页
数据中心冷却系统节能是提高数据中心能效的主要方式。通过对常见的风-水-风冷却系统进行热学分析,发现机房空调的风侧与水侧存在极大的流量不匹配损失,因此提出水侧大温差系统形式。相比于小温差方案,大温差冷却系统可大幅增加全年自... 数据中心冷却系统节能是提高数据中心能效的主要方式。通过对常见的风-水-风冷却系统进行热学分析,发现机房空调的风侧与水侧存在极大的流量不匹配损失,因此提出水侧大温差系统形式。相比于小温差方案,大温差冷却系统可大幅增加全年自然冷却比例,降低输配能耗,冷却系统总能耗可减少约20%~30%。水侧大温差方案会增加机房空调的传热面积和成本,但冷却塔、制冷机、循环水泵、蓄冷罐、管路和阀门的投资均会降低,冷却系统总投资能够降低15%~25%。大温差冷却系统可以简化运行调节,全年无需调节阀门,使室外温度变化和IT负载变化调控方式解耦,减少运维工作量。 展开更多
关键词 数据中心 串联换热网络 流量匹配 大温差
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基于用户负荷量化的供热系统二级网运行优化
19
作者 周旭 杨子毓 +4 位作者 张俊伟 吴燕玲 林小杰 钟崴 刘宝芹 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第8期1624-1633,共10页
针对用户热负荷评估不精确导致的供热系统供热不均衡问题,建立基于机理的供热负荷量化模型,基于用户热负荷的精确量化,提出供热二级网的运行优化方法.根据建筑特性和气候条件分析不同用户的实际用热需求,结合管网水力和热力建模分析,采... 针对用户热负荷评估不精确导致的供热系统供热不均衡问题,建立基于机理的供热负荷量化模型,基于用户热负荷的精确量化,提出供热二级网的运行优化方法.根据建筑特性和气候条件分析不同用户的实际用热需求,结合管网水力和热力建模分析,采用粒子群优化算法,对用户和二次侧阀门开度进行寻优,得到匹配用户负荷的最佳阀门开度调节策略.案例分析结果显示,优化后热用户的回水温度整体方差较优化前降低了12.16%,二级网循环水泵电耗减少了16.46%.在保证供热系统水力平衡的基础上,满足了用户的个性化供热需求,有效提升了热用户舒适度,减少了能源消耗. 展开更多
关键词 供热系统 负荷量化 机理建模 运行优化 二级网
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基于改进红鸢优化算法与LSTM的核电换热器寿命预测方法
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作者 鲜思渔 赵泽田 +3 位作者 吴轩宇 冯毅雄 薛杨 张志峰 《图学学报》 北大核心 2025年第5期1085-1093,共9页
随着核电设备数量的增加和种类的多样化,基于状态检测的预测性维修策略逐渐成为核电厂关注的重点,特别是对关键设备如冷却水换热器进行剩余使用寿命预测。因此提出了一种结合改进红鸢优化算法(IROA)与长短期记忆网络(LSTM)的换热器寿命... 随着核电设备数量的增加和种类的多样化,基于状态检测的预测性维修策略逐渐成为核电厂关注的重点,特别是对关键设备如冷却水换热器进行剩余使用寿命预测。因此提出了一种结合改进红鸢优化算法(IROA)与长短期记忆网络(LSTM)的换热器寿命预测方法,旨在克服传统方法在超参数调优方面的局限性,并提高预测精度。针对现有方法中初始种群多样性不足导致过早收敛的问题,引入遗传算法中的交叉和变异操作改进了ROA算法,以增强种群多样性和跳出局部最优解的能力。通过利用历史退化数据训练LSTM模型,详细分析了不同超参数组合对模型性能的影响,并证明了优化后的超参数组合能够显著提升预测效果。为了验证该方法的有效性,将IROA-LSTM与其他常见预测方法(如SVM、CNN、RNN、标准LSTM)及其他几种优化算法进行了对比实验,并且还设置了噪声干扰实验。结果表明,IROA-LSTM不仅在各项性能指标上表现出色,还展示了较强的鲁棒性和稳定性,能够在不同条件下保持较高的预测精度。为制定科学合理的维修策略提供了可靠的数据支持,有助于提高核电厂设备运行的安全性和经济性。 展开更多
关键词 寿命预测 预测性维修 换热器 改进红鸢优化 长短期记忆网络
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