超结构换热器网络综合优化的遗传/模拟退火算法-Ⅰ.改进的换热器网络通用解方法

在换热器网络的最优化设计中,为计算其年度总费用,必须首先得到网络中各换热器流体的进出口温度.本文提出了分级超结构换热器网络中流体温度的显式解析解.这一新算法大大降低了它对计算机内存的要求,使其能适用于大规模换热器网络的温度计算和最优综合.     

基于模拟退火算法的宽角度X射线超反射镜设计研究

应用于硬X射线波段的宽带多层膜光学元件———宽角度X射线超反射镜的设计可以归结为一个连续变量的多维多极值的全局优化问题。缺少一种有效的全局优化方法是阻碍解决这一难题的一个关键。模拟退火算法是一种简单而且通用的全局优化算法。结合光学多层膜的设计原理提出了利用模拟退火算法来进行宽角度X射线超反射镜设计的新方法。结合已有的方法选择了W和C作为膜层的膜对材料,设计出Cu的Kα线处角度范围0.9°~1.1°反射率达到20%的宽角度X射线超反射镜。并在此基础上采用改进的自适应模拟退火算法实现了Cu的Kα线处宽角度X射线超反射镜的理想设计结果。设计结果表明了模拟退火算法在多层膜最优化设计领域的正确性和有效性。     

基于遗传-模拟退火的蚁群算法求解TSP问题

传统的蚁群算法具有收敛性好、鲁棒性强等优点,但在解决旅行商(TSP)问题方面存在收敛时间长,容易出现停滞等问题。为了提高传统蚁群算法的解的质量,本文提出了基于遗传-模拟退火的蚁群算法（G-SAACO）,将遗传算法和模拟退火算法引入蚁群算法中。其方法是在传统蚁群算法中引入遗传算法的变异与交叉策略来得到候选解,增加解的多样性。同时引进模拟退火算法机制,使得在高温时以较高概率选择候选集中比较差的解加入最新集,温度控制上加入了回火机制,进一步提高解的质量。为了检验改进的蚁群算法,随机选用了TSPLIB中的部分城市进行仿真,结果与传统蚁群算法、模拟退火蚁群算法、遗传蚁群算法相比,算法具有较强的发现较好解的能力,同时增强了平均值的稳定性。     

纵向翅片扁管换热器的结构优化

通过建立数值优化模型,对纵向翅片扁管换热器进行结构优化,得到了翅片长度、翅片间距及翅片高度对换热器热阻及空气侧对流换热系数的影响,同时还研究了不同热源温度、不同风速时换热器的优化结构,为工程应用提供了参考。     

基于结构性能连续性原理的多股流换热器通道排列优化

本文依据多股流换热器的通道排列的结构性能连续性原理,分别对四股流13通道和17通道空分用多股流换热器的结构性能连续性序列进行了生成.与此同时,将所有这些基于微小变化下的通道排列方式进行换热器的热计算.从得到的计算结果看到,各种微小通道排列布置差异的换热器对应的性能变化也是微小连续的,并且呈现出区域连续性,因此可以采用模拟退火算法进行进一步的多股流换热器通道排列的优化布置.     

基于智能全局优化算法的理论结构预测

凝聚态物质内部的原子堆垛方式,即微观原子结构,是深入理解其各种宏观物理和化学性质的基础。近年来,随着基于群智理论的全局优化算法和第一性原理计算方法的发展,只根据物质的化学组分和外界条件,通过理论计算来确定或预测物质的微观原子结构成为可能。文章将对目前国内外主要理论结构预测方法进行简要的概述,重点介绍基于群智算法的卡里普索(CALYPSO)结构预测方法的基本原理及其在凝聚态物质结构研究中的一些典型应用。     

保护有效结构的整型/连续变量分离优化策略改进RWCE算法

强制进化随机游走算法优化换热网络时,连续变量进化阶段产生年综合费用更低的结构会被整型变量进化操作所破坏,导致连续变量进化后形成的结构未能充分发挥优势,制约了连续变量进化.本文提出保护有效结构的整型/连续变量分离优化策略,将连续变量进化与整型变量进化两个阶段的结构费用分别进行判断,从而保护具有发展潜力的结构,使年综合费用...     

考虑最佳入口温度的多股流换热器网络循环优化

针对于多股流换热器网络的应用优势,本文在衍生网络优化方法基础上,提出了考虑最佳入口温度的多股流换热器循环优化方法,即利用多股流换热器网络小面积换热器合并而不产生固定投资费用这一特点,将优化结果中存在公用工程的流体返回到另一种流体的入口并与其入口流体进行循环优化。结果表明,这种优化方法能够进一步发挥多股流换热器网络的优点,得到年综合费用更小、运行费用更低的网络结构。     

基于枝状超结构的蒸汽管网优化及禁忌搜索策略

本文通过对蒸汽管网枝状超结构的分析,利用惩罚函数的优化技术,建立了一种基于混合整数非线性模型的蒸汽管网优化方法;同时,鉴于整型变量数目庞大所造成的最优解搜索效率下降的问题,提出了一种禁忌搜索的方法,提高了最优化算法的效率.     

一种基于遗传优化的BP神经网络的测光红移估计算法

除了星系的光谱红移之外,星系测光红移的估计也对研究宇宙大尺度结构及演变有着重要的研究意义。利用斯隆巡天项目最新发布的SDSS DR13的150 000个星系的测光及光谱数据,在红移值Z<0.8范围内,先使用SOM自组织神经网络对星系样本进行早型星系和晚型星系的聚类,然后用遗传算法优化后的BP神经网络对星系的测光红移进行估算。估算结果与作为标准的已知星系光谱红移进行比对,早型星系的红移估计最小均方误差约为0.001 3,晚型星系最小均方误差约为0.001 7。实验结果表明,遗传优化的BP算法在精度上优于BP神经网络算法,且效率上优于K近邻、核回归等传统测光红移估计算法。     

应用结构摄动策略的有分流换热网络优化

有分流节点非结构模型（NNM-SS）应用于换热网络优化时,因难以生成合适的分流结构而使优化陷入局部极值.根据NNM-SS的优化特点及网络结构中分流次数对费用的影响,提出结构摄动策略,并将其引入强制进化随机游走算法（RWCE-SS）.策略的主要思想为：在优化过程中,以一定的概率随机抽取一个无分流结构的换热器,并在该位置上生成一组新的分流结构以增加网络中的分流次数,通过对结构的摄动实现对算法搜索能力的提升.算例验证表明应用该策略改进的算法可获得更好的优化结果.     

基于社团结构的负载传输优化策略研究

研究表明网络社团结构特征对负载传输有影响,明显社团结构特征会降低网络的承载能力.由于最短路由策略在选择路由时有一定的随机性,本文提出了一种基于社团结构的负载传输策略,减少最短路由经过的社团数量,从而降低社团边缘节点的介数.实验结果显示,该策略在保证最短路由小世界特性的同时,提升了网络的承载能力,社团划分得越准确传输优化策略效果越显著. 关键词： 优化路由策略 社团结构 复杂网络 负载传输     

基于改进粒子群优化算法的氩原子团簇结构优化

采用改进粒子群优化算法(IPSO)结合Lennard-Jones势对氩原子团簇结构进行优化,得到了氩原子团簇的稳态结构能量。以氩原子团簇Arn（n = 2-14）为例,验证了该方法的有效性。结果表明,应用本文提出的方法可得到对称性良好的团簇结构。与基本粒子群优化算法(BPSO)及遗传算法(GA)相比,改进粒子群优化算法具有更好的收敛特性,能较快地得到氩原子团簇结构的最优解。     

采用单元进化限制策略的RWCE算法优化换热网络

针对强制进化随机游走算法（RWCE）优化换热网络时后期进化缓慢的不足,提出一种采用单元进化限制策略的改进RWCE算法（RS-RWCE）优化换热网络.通过限制每次迭代个体中参与进化的换热单元数,在保持进化前期年综合费用收敛速度较快的同时,保证进化后期的精细搜索能力.通过对两个经典算例的比较验证,证明改进后的算法应用于换热网络优化问题时兼顾了整型变量与连续变量的优化,使计算效率和精度均得到提高,同时获得了较好的换热网络优化结果.     

应用于换热网络优化的RWCE算法接受差解策略分析与改进

以一定的概率接受差解是强制进化随机游走算法（RWCE）换热网络结构进化、跳出局部最优的关键.首先分析接受差解策略对算法的优化作用,通过设置不同的接受差解概率,对比RWCE算法优化换热网络的结构进化过程,基于分析结论,提出以换热器数目为导向的接受差解概率控制策略,提升算法的计算效率和结构进化能力.通过算例验证,表明引入该策略的RWCE算法具有更强的全局搜索能力,优化质量得到有效提升.     

自清洁功能的超疏水微/纳米结构铜网用于高效的分离油水

本文介绍了一种简便的方法制备n-十二烷基三甲氧基硅烷@三氧化钨包覆的超亲油超疏水的铜网.所制备的铜网显示了较为突出的超亲油和超疏水性能,该铜网的水接触角大约有154.39°,而油接触角接近于0°.实验利用了各种有机溶剂和水的混合物对所制备网膜进行分离性能测试,结果表明所得涂覆铜网的油水分离效率高达99.3V,并且水的通量大约为9962.3 L·h~(-1)·m~(-2).所制备的铜网具有良好的稳定性,经过10次分离循环后分离效率仍然保持在90%以上.由于三氧化钨优异的光催化降解性能,所制备铜网具有自清洁能力.因此,被润滑油污染的网膜可以恢复超疏水性,而这种自清洁性使所制网膜可以反复用于油水分离.     

一种求解约束优化问题的改进粒子群算法及其应用

针对复杂约束优化问题,提出一种改进的粒子群方法。该粒子群算法对于不满足约束条件的粒子实行全概率接收,但令其目标函数值同为一个很小的常数,以保持粒子的多样性并使最优解在可行域内。另外,在PSO算法的基础上,使惯性权值按对数规律单调递减,同时引进选择遗传算子,以增强其全局寻优性能。数值实验表明:与PSO算法和一些其它优化算法相比,改进算法具有较强的寻优能力和寻优效率。工程应用表明,改进算法具有一定的优越性。     

第一原理研究界面弛豫对InAs/GaSb超晶格界面结构、能带结构和光学性质的影响

通过广义梯度近似的第一原理全电子相对论计算, 研究了不同界面类型InAs/GaSb超晶格的界面结构、电子和光吸收特性. 由于四原子界面的复杂性和低对称性, 通过对InAs/GaSb超晶格进行电子总能量和应力最小化来确定弛豫界面的结构参数. 计算了InSb, GaAs型界面和非特殊界面(二者交替)超晶格的能带结构和光吸收谱, 考察了超晶格界面层原子发生弛豫的影响.为了证实能带结构的计算结果, 用局域密度近似和Hartree-Fock泛函的平面波方法进行了计算. 对不同界面类型InAs/GaSb超晶格的能带结构计算结果进行了比较, 发现界面Sb原子的化学键和离子性对InAs/GaSb超晶格的界面结构、 能带结构和光学特性起着至关重要的作用.     

储存环超周期结构共振带的形成机制及应用

将环形加速器磁聚焦结构设计中, 传统的聚焦和散焦磁铁强度空间中的稳定图方法, 应用到更复杂的含有两个以上磁场梯度变量的超周期结构中, 从而更深入地理解结构共振的形成机制和隐含的物理意义. 利用文中给出的方法, 可以指导环形加速器磁聚焦结构的工作点选择. 对于一个给定的磁聚焦结构, 由于结构共振而导致的束流包络函数变化的不对称性, 则是其动力学孔径不对称的一个重要原因. 作为实例, 给出了在实际机器上的具体应用, 同时给出了动力学孔径的模拟计算结果.