天然气稳态运行优化的混合整数模型及其算法

天然气稳态运行优化问题的难点在于网络结构复杂、规模大、目标函数及约束高度非线性.针对其混合整数非线性规划模型,基于网络约简和线性化技术,建立了线性近似模型,并提出一种新的求解算法.将新算法用于优化我国西部天然气管网系统,结果表明所提算法是有效的.     

四川省空气质量与经济发展的关联模型构建研究

综合空气污染指数(AQI)可以有效衡量区域空气质量转好以及碳中和等空气污染防治目标的达成度.选取四川省2015年与2019年空气质量监测数据、规模以上工业增加值增长率和综合能源消费总量等数据.首先,分析AQI指数的时空分布特征;其次,确定AQI指数与人均GDP、三大产业结构偏离度的相关关系;最后,结合库兹涅茨曲线理论,采用回归分析建立产业结构偏离度与AQI指数的函数关系.分析结果表明:第一、二产业结构偏离度与AQI指数呈正相关关系;第三产业结构偏离度与AQI指数呈负相关关系,但并不显著.未来四川省需要进一步优化产业结构,促进第二产业的内部结构优化升级和经济效益的提升.     

混沌反向学习柯西变异和声搜索算法

为了改善和声搜索算法的寻优性能,提出一种基于混沌反向学习及柯西变异的和声搜索算法.算法首先通过混沌反向学习策略初始化和声记忆库来增强初始种群的多样性;然后通过动态地改变参数PAR和BW来逃逸局部极值;接着在算法产生新解的过程中引入柯西变异策略来提高全局探索性能.最后通过对不同类型的基准测试函数进行寻优,并做了Wilcoxon秩和检验,其结果表明,所给改进算法在求解精度和收敛速度上均优于所涉及的对比算法,即所提算法是可行的.     

抽汽–高背压–热泵耦合供热系统运行优化

热电联产机组能源利用效率较高,对我国的节能减排工作具有重要意义。为提高汽轮机抽汽、高背压与吸收式热泵构成的热电联产系统效率及运行灵活性,本文研究了供热机组电热负荷特性,进而对抽汽–高背压–热泵耦合热电联产系统多参数进行优化。研究发现,随着高背压机组电负荷增加,高背压机组产生调峰被动冷源损失增加,机组发电煤耗率以及综合发电煤耗率均随之增加。通过多参数优化,获得了高背压机组初末期、寒冷期及严寒期的最佳运行背压,分别为35.86 kPa、34.32 k Pa和32.27 kPa。     

基于遗传算法的光伏–热电耦合系统多目标优化研究

多因素共同作用下的系统优化设计是光伏–热电耦合系统研究的难点之一。本文建立了光伏–热电耦合系统与单一光伏系统的理论模型,以最高耦合效率与相对于单一光伏系统的最大效率差值为优化目标,采用多目标遗传算法,开展了耦合系统优化设计研究。结果表明,最高耦合效率与最大效率差值两个优化目标是负相关的,且其负相关性是由光伏参考效率所导致,需综合考虑系统经济性,确定最高耦合效率和最大效率差值的折中方案,从而获得耦合系统最佳设计。     

基于机器学习的压气机叶型优化设计

现代压气机性能需求日趋严苛,叶型优化工作至关重要。近年来遗传算法在叶型优化设计中得到诸多应用,但是传统遗传算法耗时过大,为解决这一问题本文提出了一种应用主成分分析与人工神经网络的流场重构方法,以及基于该方法的快速评估叶型性能的遗传算法优化流程。数值结果表明,基于该优化流程的寻优结果预测静压比与CFD计算值的误差低于0.1%,能够有效对叶型性能进行预测;并且该寻优结果与原始叶型相比静压比提升14.7%,效果可观。     

突发事件下应急物资多目标优化调度模型与算法研究：以新冠肺炎疫情为例

突发事件下应急物资调度具有高度不确定性与动态性,应急物资跨区域调度计划能否科学合理制定对应急救援的有效开展具有重要影响。以武汉市新冠肺炎疫情为例,考虑应急物资跨区域调配的时效差异、地域分散以及资金消耗等要素,建立多周期下包含软硬需求时间窗约束的多物资品种、运输方式的跨区域三级动态物资调度网络模型,并设计一种带变异操作的动态变惯性权重自适应粒子群算法(VDCWPSO),利用疫情算例验证该算法的有效性和可行性。研究结果表明,在保障应急物资供应时效性、公平性、经济性原则下,物资跨区域调度可以缓解资源严重短缺状况、提高医用物资利用率,研究可为突发事件下应急物资调度计划的制定与动态调整提供决策支持。     

资源受限下森林火灾应急救援多目标调度优化

许多森林火灾由于救援资源受限而不能在第一时间扑灭,导致火灾扩大蔓延,进而造成更大的森林资源损失。因此,在救援资源受限情形下,如何对消防救援车辆进行合理的调度安排以快速和低成本地扑灭火灾已成为亟待解决的现实问题。本文研究了一类资源受限下森林火灾应急救援多目标调度优化问题,为该问题构建了多目标混合整数非线性规划模型,优化目标为同时最小化总灭火救援时间和救援车辆总行驶距离。为有效求解该问题,首先将上述非线性模型等价转化为线性模型。然后提出ε-约束法和模糊逻辑相结合的算法对问题进行求解。最后,以大兴安岭山发生的火灾案例和随机生成仿真算例对模型和算法有效性进行验证,结果表明所提出的模型和算法能够有效解决资源受限下森林火灾应急救援问题,并为决策者提供最优的消防调度方案。     

气体注入系统的检漏系统中氚监测支路进气量的数值模拟及结构优化

利用计算流体力学分析软件ANSYSCFX,对气体注入系统的检漏系统中氚监测支路气体流量进行了数值模拟,发现在支管管径1/2in且与主管夹角成90°的情况下,当主路流量为33m³·h^-1时,支管进气量只有0.2354m³·h^-1,不满足0.36～3.6m³·h^-1的设计要求。采取改变支管与主管之间的夹角和增大支管管径两种方式对支路结构进行了优化。优化后的结果显示,将支管内半径增大至6.9mm以上或减小支管与主管的夹角至30°以下均可使检漏管路满足各工况下的进气量要求。     

一种通用的反馈式波前整形优化算法改进策略

提出一种通用式突变算子用于增强反馈式波前整形系统的调控效率,进而实现激光透过散射介质后的高效聚焦。为验证该突变算子提高聚焦效率的有效性,在经典优化算法,包括遗传算法、粒子种群算法、蚁群算法、模拟退火算法等四种算法的基础上引入突变算子,以优化结束后的增强因子和达到最高增强因子时的迭代周期数来表征聚焦效率。经过数值仿真和实验验证,该突变算子的引入使得四种经典优化算法的聚焦效率均得到大幅提升,增强因子提升了25%以上,同时迭代周期数减少了63%以上。当增加调控单元数量时,突变算子的高效性将更为显著。为进一步验证该突变算子的通用性,对二元振幅型调制以及多点聚焦进行了数值模拟分析,结果表明该突变算子有效增强了聚焦效率。该研究为反馈式波前整形的多种经典算法与多种调控方式提供了更高效的聚焦策略,实现了散射介质后更快更强的光斑聚焦,在光捕获、光遗传学等领域具有潜在的应用价值。