多目標(biāo)優(yōu)化焊接廠房置換通風(fēng)的氣流組織.pdf

1、當(dāng)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(qiáng)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(dāng)今熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。置換通風(fēng)系統(tǒng)在治理高大工業(yè)廠房的室內(nèi)污染具有獨(dú)特優(yōu)勢，已成為工業(yè)廠房常采用的通風(fēng)系統(tǒng)。
　　本課題研究以多目標(biāo)優(yōu)化為視角，結(jié)合高大空間焊接廠房的實(shí)際情況，對其置換通風(fēng)氣流組織進(jìn)行優(yōu)化研究。通過研究室內(nèi)氣流組織的評價(jià)指標(biāo)和影響因子，本文選取了進(jìn)行優(yōu)化的評價(jià)指標(biāo)（室內(nèi)空氣分布特性指標(biāo)（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(fēng)溫度(T)、送風(fēng)速度（u）和焊點(diǎn)散熱量（Q））。本文研究多目標(biāo)優(yōu)化內(nèi)容是：求解室內(nèi)空氣分布特性指標(biāo)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(fēng)溫度和送風(fēng)速度盡可能小，焊點(diǎn)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(fēng)系統(tǒng)是最優(yōu)狀態(tài)，計(jì)算出最優(yōu)工況。
　　本文采用相對重要性矩陣確定評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，分析廠房特點(diǎn)確定影響因子

3、的取值范圍。利用Design Expert軟件設(shè)計(jì)17組CFD模擬工況，并對模擬結(jié)果進(jìn)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(fēng)氣流組織。然后本文進(jìn)行試驗(yàn)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(yàn)研究值。最后，本文利用數(shù)值模擬所獲得的數(shù)據(jù)，進(jìn)行各個指標(biāo)的響應(yīng)曲面分析，得出單個目標(biāo)二次曲面方程。利用各子目標(biāo)（指標(biāo)）的權(quán)重，整理得到多目標(biāo)的函數(shù)，再利用MATLAB優(yōu)化工具箱對目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化求解，并進(jìn)行對比分

4、析。
　　本文計(jì)算得出單個目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解，如下：室內(nèi)空氣分布特性指標(biāo)的目標(biāo)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(biāo)的目標(biāo)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(biāo)的目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解為：2T?20℃，u=2.03m/s，Q?176.6W/m。總體目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解：2T?20.889℃，u=2.011m/s，Q?105.271W/m。