基于遺傳算法和伴隨方法的人居環(huán)境空氣品質(zhì)逆向問(wèn)題研究.pdf

1、人居環(huán)境按空間可以劃分為建筑環(huán)境、交通工具環(huán)境和城市環(huán)境。其中建筑和交通工具等封閉空間環(huán)境對(duì)人的工作效率、健康和安全有直接影響。空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)參數(shù)對(duì)封閉空間的熱濕環(huán)境起到?jīng)Q定作用。為了找到最佳的送風(fēng)參數(shù)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法需要嘗試大量的設(shè)計(jì)參數(shù)并進(jìn)行大量的模擬計(jì)算。本研究將遺傳算法與計(jì)算流體力學(xué)相結(jié)合對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行逆向優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)模擬計(jì)算誤差對(duì)逆向辨識(shí)和設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性有直接影響，需要將模擬計(jì)算誤差控制在20％以下才能得到可信的計(jì)算結(jié)果

2、。本研究使用預(yù)測(cè)平均投票，吹風(fēng)感引起的不滿意率和空氣齡為設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)辦公室環(huán)境和飛機(jī)客艙環(huán)境進(jìn)行了逆向優(yōu)化設(shè)計(jì)，并提出限制法和多目標(biāo)最優(yōu)化計(jì)算方法兩種逆向優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。兩種方法都能通過(guò)少量的計(jì)算獲得大量滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的設(shè)計(jì)方案。前者計(jì)算量較少，后者計(jì)算結(jié)果更精準(zhǔn)。
　　人居環(huán)境中的城市環(huán)境作為開放的空間，一方面其建筑布局、朝向等會(huì)對(duì)采光、室外風(fēng)場(chǎng)等等產(chǎn)生影響；另一方面由于人類生產(chǎn)生活造成的大氣污染對(duì)人的健康和安全造成了嚴(yán)重危害。前者依

3、賴于良好的城市規(guī)劃，而后者則亟待治理。城市污染物源的快速辨識(shí)有助于城市空氣的治理和改善。傳統(tǒng)試錯(cuò)法效率低且難以應(yīng)對(duì)多污染源的情況，而基于概率的伴隨方法已經(jīng)能夠很好地實(shí)現(xiàn)室內(nèi)單個(gè)污染物源的辨識(shí)。本研究進(jìn)一步改進(jìn)了伴隨方法用于開放空間的多污染物源辨識(shí)，并發(fā)展了兩種能夠僅僅根據(jù)有限的污染物探測(cè)器（可移動(dòng)或不可移動(dòng)）信息辨識(shí)多污染物源的方法。本研究使用完全開放空間、小區(qū)環(huán)境和城市環(huán)境三個(gè)算例對(duì)方法進(jìn)行了檢驗(yàn)。兩種方法在三個(gè)算例中都成功、快速地完

4、成了對(duì)多污染源的辨識(shí)。此兩種方法辨識(shí)的精度受到所提供的建筑物模型的精細(xì)程度的影響。
　　不管是建筑設(shè)計(jì)還是污染物源辨識(shí)，要應(yīng)用于實(shí)際都需要快速的流場(chǎng)和傳熱模擬計(jì)算。傳統(tǒng)方法如SIMPLE和PISO無(wú)法滿足上述計(jì)算速度的要求。已提出的快速計(jì)算流體力學(xué)方法如FFD計(jì)算精度又不能達(dá)到要求。本研究開發(fā)了一個(gè)新的快速計(jì)算流體力學(xué)方法——SLPISO方法。此方法將半拉格朗日對(duì)流項(xiàng)計(jì)算法與PISO方法結(jié)合，在滿足一定計(jì)算精度的前提下計(jì)算量比傳統(tǒng)