基于群體智能優(yōu)化理論的輻射換熱腔體幾何反設(shè)計.pdf

1、輻射換熱設(shè)備廣泛存在于工業(yè)鍋爐、紅外反射爐、材料加工成型等多種工業(yè)領(lǐng)域，腔體設(shè)計的合理與否直接影響到安全問題。幾何反設(shè)計是近些年新興的一種設(shè)計方法，基本思路是首先根據(jù)設(shè)計要求建立相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，然后采用優(yōu)化方法對其優(yōu)化，最終達(dá)到設(shè)計目的。反設(shè)計方法具有過程簡單、設(shè)計周期短、求解精度高等優(yōu)點，因而得到越來越廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。
　　目前輻射腔體的幾何反設(shè)計多采用基于對目標(biāo)函數(shù)求導(dǎo)的方法，這類方法具有收斂速度快、結(jié)果穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但其

2、梯度求解過程繁瑣復(fù)雜，而且對初值依賴性較大。群體智能優(yōu)化算法隨機(jī)地從某一個解出發(fā)，然后根據(jù)相應(yīng)算法的搜尋原則，尋找下一個使目標(biāo)函數(shù)更小的解，逐步搜索直至得到最優(yōu)解，這種求解方式邏輯簡單，易于編程實現(xiàn)，而且算法本身具有并行性、自組織性、靈活性等優(yōu)點，因而越來越得到人們的重視。
　　本文基于群體智能優(yōu)化理論求解了二維輻射換熱腔體的幾何反設(shè)計問題，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　（1）采用貼體坐標(biāo)系下離散坐標(biāo)法求解不規(guī)則幾何形

3、狀介質(zhì)內(nèi)的輻射換熱問題，并與有限體積法計算結(jié)果進(jìn)行對比，驗證正問題模型計算程序的可靠性，根據(jù)求得的邊界熱流密度建立相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)。
　　（2）概述群體智能優(yōu)化算法的主要特點及其分類，簡單介紹群搜索方法、人工魚群算法、蟻群優(yōu)化算法以及蛙跳算法等四種常見群體智能優(yōu)化算法的求解基本思路，并重點闡述磷蝦群算法和微粒群優(yōu)化算法的基本原理及其求解過程，為后續(xù)幾何反設(shè)計研究提供理論支撐。
　　（3）分別采用磷蝦群算法、標(biāo)準(zhǔn)微粒群優(yōu)化算法和