Review of Nonlinear Mixed-Integer and Disjunctive Programming Techniques

This paper has as a major objective to present a unified overview and derivation of mixed-integer nonlinear programming (MINLP) techniques, Branch and Bound, Outer-Approximation, Generalized Benders and Extended Cutting Plane methods, as applied to nonlinear discrete optimization problems that are expressed in algebraic form. The solution of MINLP problems with convex functions is presented first, followed by a brief discussion on extensions for the nonconvex case. The solution of logic based representations, known as generalized disjunctive programs, is also described. Theoretical properties are presented, and numerical comparisons on a small process network problem.     

Optimal Design of Electronic Components by Mixed-Integer Nonlinear Programming

Computer-aided design optimization of electronic components is a powerful tool to reduce development costs on one hand and to improve the performance of the components on the other. In this paper, a mathematical model of an electronic filter is outlined. It depends on certain parameters, some of them of being continuous, others of integer type. The purpose of the paper is to introduce an extension of the well-known sequential quadratic programming (SQP) method to solve the mixed-integer programming problem (MINLP). It is assumed that the integer variables cannot be relaxed to real ones, that the integer range is sufficiently large, and that they possess some physical meaning so that they basically behave like continuous ones. The general idea is to combine an SQP step with a direct search cycle in the integer space. Hessian information is updated based on difference formulae at neighbored grid points. Numerical results are included to show the feasibility of the mixed-integer nonlinear programming code for academic test examples and in addition for the optimal design of an electronic filter.     

核电先进堆型与我国核电发展

介绍了核电堆型发展的四个阶段和第一、二代核电堆型的发展历史；论述了第三代先进堆型的发展、设计特点和第四代先进堆的开发目标     

燃料电池发动机反应堆减振设计

首先对燃料电池发动机反应堆进行初步设计,然后建立燃料电池发动机反应堆悬置系统振动力学模型,同时对反应堆悬置系统进行振动特性分析,最后采用移频减振原理对燃料电池发动机反应堆悬置刚度和阻尼进行优化设计;设计方法可以达到对燃料电池发动机反应堆进行隔振的设计要求。     

核燃料组件运输容器应用现状概述

目的 充分了解国内外核燃料组件运输容器的主要应用现状,通过对照国外发展经验,为更好地实现国内运输容器自主化发展提出意见建议。方法 调研和分析国际上主要核大国代表性核燃料组件运输容器的技术现状,以及国内容器的研发、应用状况,梳理了自主化发展中仍需改进的方向。结果 国际上主要核大国利用核能技术较早,均已针对本国的反应堆技术开发了成熟的运输容器产品,相比之下,目前国内在引进和吸收国外先进技术的基础上,也已逐渐实现了部分核燃料组件运输容器的国产化,并针对高温气冷堆开发了新型运输容器。结论 建议注重核燃料组件运输容器的系列化发展,增加攻克关键技术的投入,继续推进容器设计评价软件开发与试验验证平台的建设。     

基于立体光刻的弥散型核燃料的制备

弥散型核燃料芯块中的核素分布强烈的影响反应堆的行为.本研究首次提出将立体光刻快速成型技术应用于氧化镁-氧化钚弥散型陶瓷核燃料的制备,显著地提高了核燃料微球在芯块中的分布均匀性.其中氧化镁作为基体起着结构材料作用,维持芯块的形状并提高核燃料芯块的导热率.文章详细探究了氧化镁粒径对浆料粘度、切片厚度,以及后处理过程对芯块的...     

International Nuclear Safety Center Database on Thermophysical Properties of Reactor Materials

The International Nuclear Safety Center (INSC) database has been established at Argonne National Laboratory to provide easily accessible data and information necessary to perform nuclear safety analyses and to promote international collaboration through the exchange of nuclear safety information. The INSC database, located on the World Wide Web at http://www.insc.anl.gov, contains critically assessed recommendations for reactor-material properties for normal operating conditions, transients, and severe accidents. The initial focus of the database is on thermodynamic and transport properties of materials for water reactors. Materials that are being included in the database are fuel, absorbers, cladding, structural materials, coolants, and liquid mixtures of combinations of UO₂, ZrO₂, Zr, stainless steel, absorber materials, and concrete. For each property, the database includes (1) a summary of recommended equations with uncertainties; (2) a detailed data assessment giving the basis for the recommendations, comparisons with experimental data and previous recommendations, and uncertainties; (3) graphs showing recommendations, uncertainties, and comparisons with data and other equations; and (4) property values tabulated as a function of temperature.     

非线性混合整数规划问题的改进差分进化算法

针对非线性混合整数规划问题,本文采用非固定多段映射罚函数法处理约束条件、用混合整数编码技术处理连续变量和整数变量,并在基本差分进化算法中加入一种新型的凸组合变异算子和一种指数递增交叉算子,由此构造出了一种求解非线性混合整数规划问题的改进差分进化算法。实验表明,所提出的算法全局收敛速度快,精度高,鲁棒性强。     

事故工况下乏燃料运输容器跌落分析

目的验证乏燃料运输容器本体、内外盖、吊篮和螺栓及其运输包装设计,在事故工况中以最危险角度从9 m高度自由跌落至水平的刚性地面过程中,是否满足GB 11806《放射性物质安全运输规定》的规范要求。方法采用LS-DYNA进行有限元仿真模拟跌落过程以代替跌落试验,开展乏燃料运输容器9 m自由跌落冲击分析,并根据ASME规范第III卷规定的应力限值对容器本体、内外盖、吊篮和螺栓进行应力校核。结果应力校核结果显示,乏燃料运输容器本体、内外盖、吊篮和螺栓满足设计强度要求。结论该乏燃料运输容器本体、内外盖、吊篮和螺栓及其运输包装设计满足GB 11806规范要求。     

爆破器材选用的非线性优化模型

爆破工程中的参数设计和器材选用直接影响到爆破综合成本,如何选择适宜的爆破参数和爆破器 材,使得爆破综合成本降低,是人们极为关心的问题.提出了一种考虑炮孔参数及爆破器材性能的优化模型,通过分析表明,虽然器材性能的提高使器材价格升高,但爆破总成本更低.     

脉冲暂态混沌神经网络在约束非线性规划中的应用

脉冲暂态混沌神经网络（PTCNN）是对暂态混沌神经网络的改进，呈现丰富的动力学性质，具有很强的跳出局部最小点的功能，在解决无约束非线性规划问题时，可以找到包括全局和局部最小值的尽量全面的最优解。当遇到带约束条件的非线性规划问题时，只有对约束条件进行合理处理，才能更有效地解决约束非线性规划问题。文章使用惩罚函数方法对含有约束条件的非线性规划问题进行处理，将其变成一个不含约束条件的非线性规划问题，进而用PTCNN求解，得到了令人满意的结果。     

解非线性方程的一类可微优化方法

本文提出了一种求解非线性方程的新方法,通过把问题等价为一个带不等式约束的优化问题,利用极大熵函数和罚函数建立了求解非线性方程的一个可微优化方法,证明了方法的收敛性,给出了数值算例,理论和算例均表明该方法是可靠和有效的。     

反应堆乏燃料贮运用中子吸收材料的研究进展

从我国对乏燃料贮运用中子吸收材料的需求出发,简述了乏燃料贮运用中子吸收材料的特点、国内外研究及应用现状。重点阐述了含硼不锈钢、B4C/Al、硼铝合金、含硼有机聚合物4种含硼中子吸收材料的制备工艺、性能以及存在的问题,同时对目前我国使用的不锈钢包覆金属镉中子吸收材料和国外正在研究的含钆合金中子吸收材料进行了概述。提出了B4C/Al和硼钢两种中子吸收材料应作为进一步研究的重点。     

Ti合金在核燃料后处理设备中的应用研究进展

主要介绍了Ti合金在核燃料后处理设备中的应用研究进展.开发Ti合金替代超低碳不锈钢作核燃料后处理设备用材料已成为后处理设备用材料的发展方向.目前Ti-5Ta钛合金已在日本东海村后处理厂进行了中试运行,它的综合性能评价较好,在后处理环境中应用也最具前景.印度对其开发的Ti-5%Ta-1.8%Nb钛合金进行了腐蚀性能研究,结果表明它比普通低碳不锈钢和硝酸级不锈钢具有更好的耐蚀性.     

共流延法制备固体氧化物燃料电池阳极的优化

采用共流延成型、共烧结法制备了以Ni-YSZ阳极支撑的氧化钪稳定的氧化锆(SSZ)电解质膜。为提高电化学活性在支撑阳极与电解质膜之间引入了Ni-SSZ活性阳极。通过调整活性阳极的厚度和SSZ:NiO的质量比优化了阳极活性; 通过比较支撑阳极中添加不同造孔剂含量时的性能, 优化了支撑阳极的孔隙率。研究结果表明, 当活性层厚度为35 μm, 质量比为w(SSZ):w(NiO)=1:1, 支撑层造孔剂含量为10wt%时, 阳极活性最佳; 采用丝网印刷并烧结LSM-SSZ复合阴极后, 所得单电池在750℃的最高功率密度达到0.96 W/cm², 比优化前本课题组前期报道的性能提高了2.3倍。     

扩散连接技术在核聚变反应堆包层模块制造中的应用

国际受控热核聚变实验堆计划是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,有望彻底解决能源危机。核聚变反应堆关键部件——包层模块的结构复杂、体积庞大,且服役环境恶劣,焊接接头成为影响反应堆安全运行的薄弱环节。以扩散连接为代表的固相焊接技术对接头性能及组织影响较小,已逐渐取代熔化焊应用于包层模块复杂构件制造。在简要介绍扩散连接及其原理的基础上,对包层模块构件扩散连接的研究进展进行了阐述,包括低活化铁素体/马氏体钢及氧化物弥散强化钢构件的扩散连接,Be,W,Si C等其他先进高温材料的扩散连接等。     

基于多目标决策方法的反应离子刻蚀机约束环优化设计研究

从反应离子刻蚀设备腔室内部结构细节角度出发,研究腔室约束环对以450 mm为代表大晶圆尺寸刻蚀机流场影响。与同类研究相比,本文旨在突出研讨仿真模型的精确性与边界条件比较设置准则的重要性。本文首先介绍刻蚀机腔室约束环的结构及其功能并提出高精度粘度修正的实现方法并计算腔室流体气压分布。提出了腔室气压分布的多目标问题,采用遗传算法求解,并通过多目标决策对优化结果进行评价和排序,得到最适合的优化结果。最后,给出约束环设计结果并得出约束环可以优化腔室内气流分布轮廓的结论。     

用于反应堆乏燃料贮存和运输的B4C/Al复合材料研究进展

B4C/Al复合材料是一种集结构和功能于一体的中子吸收材料,在反应堆乏燃料贮存和运输领域有着广阔的应用前景.综述了B4C/Al复合材料的主要制备工艺及国内外研究现状,并展望了未来的发展方向,最后指出随着我国核电事业的发展,B4C颗粒增强铝基复合材料将作为研究重点并在辐射屏蔽领域广泛应用.     

燃料电池汽车能量管理系统运用复合模糊逻辑控制的研究

合理分配不同动力源的输出功率是燃料电池汽车能量管理的重要环节。针对"燃料电池+蓄电池（FC+B）"混合动力汽车,提出一种用复合模糊逻辑控制的能量管理策略。该策略根据负载需求功率、蓄电池当前荷电状态（state of charge,SOC）以及目标区SOC动态调整功率分配。通过MATLAB/Simulink对所提出的复合模糊逻辑控制进行验证。仿真结果证明,当蓄电池SOC适中时（以H_SOC表示荷电状态值,当H_SOC=60%时）,SOC在复合模糊逻辑控制策略与功率追踪策略下变化基本相同,但前者的氢耗量减少0.54 g;当蓄电池初始SOC较低或较高时（分别以H_SOC=39.8%和H_SOC=80.2%为例）,相较于功率追踪策略,该策略使蓄电池SOC逐渐接近目标区。运用复合模糊逻辑控制可以降低混合动力系统的总能耗,提高系统的效率,控制更加灵活,具有一定的实用价值。     

Reliability Based Design Optimization Using Design Explorer

Experimental design methods can be applied to engineering design activities to understand which variables affect the system under consideration, how these variables affect the system, and how to select variable settings that will give uniformly long life to the system. The objective of this paper is to demonstrate the use of Design and Analysis of Computer Experiment (DACE) methods (Sacks, J. et al., 1989) and design optimization via the Surrogate Management Framework (Booker, A. J. et al., 1999; Audet, C. et al., 2000) on reliability optimization problems. Reliabilities are calculated using the Probabilistic Structural Analysis Method (Palle Thoft–Christensen and Baker, 1982; Achintya Haldar and Sankaran Mahadevan, 2000), a method for estimation of reliabilities and reliability indices for a structural model given probability distributions for design variables and “environmental” variables such as loads. By maximizing reliability, or minimizing the probability of failure, we attempt to achieve a minimum cost design that is affected minimally by the variability in the design variables.