多目標優(yōu)化焊接廠房置換通風的氣流組織.pdf

1、當前，由室內(nèi)空氣污染引發(fā)的各種疾病頻發(fā)，研究者開始加強對室內(nèi)空氣品質(zhì)的關(guān)注和研究。特別大型工業(yè)廠房的室內(nèi)污染治理已然是當今熱點研究領(lǐng)域。置換通風系統(tǒng)在治理高大工業(yè)廠房的室內(nèi)污染具有獨特優(yōu)勢，已成為工業(yè)廠房常采用的通風系統(tǒng)。
　　本課題研究以多目標優(yōu)化為視角，結(jié)合高大空間焊接廠房的實際情況，對其置換通風氣流組織進行優(yōu)化研究。通過研究室內(nèi)氣流組織的評價指標和影響因子，本文選取了進行優(yōu)化的評價指標（室內(nèi)空氣分布特性指標（ADPI）、能量

2、利用效率（η）和溫度分布不均勻系數(shù)（kt））和影響因子（送風溫度(T)、送風速度（u）和焊點散熱量（Q））。本文研究多目標優(yōu)化內(nèi)容是：求解室內(nèi)空氣分布特性指標和能量利用效率的最大值，溫度分布不均勻系數(shù)的最小值；約束條件是在合理的取值范圍內(nèi)送風溫度和送風速度盡可能小，焊點散熱量盡可能大。在其他參數(shù)不變的情況下，此時焊接廠房置換通風系統(tǒng)是最優(yōu)狀態(tài)，計算出最優(yōu)工況。
　　本文采用相對重要性矩陣確定評價指標的權(quán)重，分析廠房特點確定影響因子

3、的取值范圍。利用Design Expert軟件設(shè)計17組CFD模擬工況，并對模擬結(jié)果進行了理論分析，結(jié)果表明在模擬工況中焊接廠房形成了明顯的置換通風氣流組織。然后本文進行試驗研究，對比分析了數(shù)值模擬值，表明數(shù)值模擬結(jié)果較好地吻合試驗研究值。最后，本文利用數(shù)值模擬所獲得的數(shù)據(jù)，進行各個指標的響應(yīng)曲面分析，得出單個目標二次曲面方程。利用各子目標（指標）的權(quán)重，整理得到多目標的函數(shù)，再利用MATLAB優(yōu)化工具箱對目標函數(shù)優(yōu)化求解，并進行對比分

4、析。
　　本文計算得出單個目標函數(shù)最優(yōu)解，如下：室內(nèi)空氣分布特性指標的目標函數(shù)最優(yōu)解：2T?20.2℃，u=2.93m/s，Q?184.56W/m；能量利用效率指標的目標函數(shù)最優(yōu)解：2T?21.38℃，u=2.11m/s,Q?200W/m；溫度分布不均勻系數(shù)指標的目標函數(shù)最優(yōu)解為：2T?20℃，u=2.03m/s，Q?176.6W/m?？傮w目標函數(shù)最優(yōu)解：2T?20.889℃，u=2.011m/s，Q?105.271W/m。