常减压蒸馏过程换热网络的粒子群优化设计方法

提出了1种换热网络的粒子群优化设计方法,提高大规模无分流换热网络的设计速度和效果。采用超结构建立换热网络模型,以各个换热器和换热量为演化个体,以投资和运行费用最小化为优化目标,发挥粒子群的群智特点寻优计算。避免传统设计的计算复杂、不能同时优化投资和运行费用等问题,解决了换热器的换热量受换热条件约束、相互制约而影响设计的难题,保证演化过程中解的可行性,实现设计过程的智能化。以某炼油厂的常减压蒸馏过程的换热网络为实验对象,仿真研究,证明了算法有效和优越。     

OverSim:可扩展的应用层组播网络仿真框架

应用层组播作为IP组播的一个可行替代方案日益成为Internet应用研究的一个热点。如何仿真大规模、动态的应用层组播覆盖网络已经成为应用层组播方案研究人员面临的一个共同问题。本文在分析当前几款主流的覆盖网络仿真软件的基础上,提出了采用基于OMNet++网络仿真环境的Over-Sim覆盖网络仿真框架来模拟大规模、动态的应用层组播覆盖网络,并在此基础上研究分析可扩展的应用层组播方案。最后我们采用OverSim实现了对应用层组播协议Scribe的仿真并对结果进行了分析。仿真结果表明,OverSim可以在有限的硬件环境下,稳定地仿真高达上万个节点的大规模动态覆盖网络,仿真过程中内存消耗较低,且与覆盖网络规模呈线性关系。     

煤制乙炔的热集成设计和动态性能分析

等离子裂解煤制乙炔工艺是一种处于试验阶段的新型煤化工路线。系统的节能、平稳运行对新工艺的经济性和可行性至关重要。本文基于夹点技术对煤制乙炔全流程进行了用能分析和诊断,得出了最优的能量利用目标;在考虑实际约束的情况下提出2套换热方案。进一步,利用路径法得出两套换热方案的传递函数,由此建立了动态仿真模型,进而得到2套换热方案对扰动的动态响应特性;在对传递函数进行分析的基础上,发现影响换热网络动态性能的公用工程位置和单个换热器换热充分度2个因素。结果表明,方案1和方案2均具有较好的动态性能,能够保障节能方案的平稳运行。     

面向大规模网络的高性能仿真平台建设思维探讨

随着网络技术的飞速发展,网络规模迅速膨胀,网络拓扑结构日益复杂,设计一套能够对大规模网络进行高性能仿真的支撑平台已经成为实现大规模网络仿真亟需解决的问题。然而,当前对大规模网络仿真平台的认识不够全面深入,现有的仿真平台还不能有效满足大规模网络灵活扩展、柔性重构、高效运行和面向服务等新需求。亟需从不同角度、多个侧面重新认识大规模网络仿真平台,寻找更加科学的平台建设思路。为此,采用多个全新视角对大规模网络仿真平台进行重新审视和深入认识,深入研究大规模网络仿真环境生成和运行中迫切需要解决的重要问题,重点分析大规模网络仿真特性和平台需求,提出网络仿真平台建设所应把握的4种思维模式,并对其在网络仿真平台建设中的应用进行了分析。研究成果能够为实现大规模网络的高性能仿真提供可借鉴的理论依据和有效手段。     

非线性规划在生物代谢仿真过程中的应用

随着系统生物学研究的不断深入,生物过程网络的规模逐步拓展,其模型的复杂程度也越来越高,数值积分等常规方法很难求解生物代谢网络这类大规模复杂动态系统,客观上需要新的分析方法去应对。针对典型的酿酒酵母糖酵解途径的动态模型,首先利用Matlab进行常规的数值积分求解,以此作为参照,提出将糖酵解的动态模型离散化后利用非线性规划解题器IPOPT进行动态仿真的思路,采用不同的离散步长,计算得到不同的仿真结果。计算结果显示,通过调整计算参数,IPOPT可得到与参照一致的仿真结果,这表明非线性规划可作为分析优化生物过程这类大规模复杂动态系统的新方法,为下一步进行模型参数估计、多目标动态优化等打下基础。     

大规模网络仿真方法研究

当今计算机仿真已经成为研究计算机网络的一种非常有效的评估工具。随着现代网络的规模和复杂度不断扩大,仿真大规模网络的需求越来越迫切,因此网络仿真的可伸缩性就变得尤为重要。该文首先指出了仿真大规模网络存在的所需存储量大、仿真时间长等基本问题,然后重点阐述了并行分布式仿真、仿真的分析抽象和仿真算法优化三种改善网络仿真可伸缩性的主要方法及其相关工具,最后加以总结并指出了今后大规模网络仿真的发展趋势。     

基于P2P的大规模MANET多路径路由模型研究*

由于P2P网络与移动自组织网络存在许多相似特性,提出基于P2P的大规模移动自组织网络多路径路由模型,以提高移动自组织网络可扩展性和路由效率。新模型通过掩码轮换匹配机制发现多路径路由,并按照最优传输权重机制进行流量分配,达到动态感知移动自组织网络物理拓扑变化和平衡网络负载的目的。仿真实验证明,新模型能够适用于大规模移动自组织网络环境,并且有效提高了大规模移动自组织网络路由性能。     

套管换热器换热性能仿真及实验研究

在换热器性能评估平台优化设计的研究中,为了描述套管换热器在热流体动态输入温度下的换热行为,研究其温度分布变化规律,在综合考虑了流体沿流动方向的导热扩散特性、中间墙体的金属蓄热以及流体沿径向导热对出口温度瞬态响应的影响的基础上,提出了以墙体侧蓄热量为突破点的动态相变仿真交叉迭代简化模型,得到了在热流体动态输入温度下的换热器温度响应曲线以及换热系数的分布曲线,最后设计了换热器动态仿真平台,对仿真结果进行对比分析,结果表明墙体侧温度模型预测值和实验值数据吻合较好.最大相对误差在9％范围内,其仿真模型符合换热器的换热特性,说明上述简化模型对套管换热器相变换热的研究有较好的参考作用.     

大规模移动自组织网络分层优化策略研究

大规模移动自组织网络(MANET)有效的分层协议可以增强网络逻辑拓扑结构的稳定性,减小通信中继花费。提出利用动态节点多特征融合与GRF-MAP结合的方法构建大规模MANET分层结构,以提高网络层次结构的稳定性。仿真数据表明,算法在分层结构的稳定性方面明显优于其他算法。     

基于高速以太网的Ad Hoc网络的测试仿真系统

针对移动Ad Hoc网络路由协议调试的重要性和困难性，设计了一个动态的测试仿真系统。通过采取分布式的体系结构，虚拟传输的方法，该系统建立了真实的大规模移动Ad Hoc网络测试环境，可以在上面仿真测试设计的网络层和更上层的协议。同时，系统也解决了隐藏节点和暴露节点问题。     

原油换热网络多变量预测控制

针对原油换热网络输入输出变量多、传统的控制方法控制难度大等问题,本文建立了用于仿真的Simulink辨识模型.利用模型预测控制原理,采用旁路控制的方法,借助预测控制工具箱(MPC toolbox)实现对换热网络Simulink模型的多变量预测控制,实现了输入变量平稳、输出变量控制稳定、控制精确及动态响应时间短等优点.在本机控制的基础上,借助OPC工具箱实现不同PC机问MATLAB与PHD数据库的实时交换,达到实时控制的目的,进而实现了整个换热网络的实时多变量预测控制.     

基于Visio的化工换热网络优化系统开发

换热网络的改造是很多化工企业提高能源回收利用率,降低生产成本的重要手段.夹点技术在对换热网络的优化改造方面,应用最为广泛.在利用夹点技术对换热网络进行改造的过程中,伴随着大量的数学计算.为了简化换热网络改造过程,以Visio作为平台开发了一套用于换热网络改造的化工换热网络优化系统.     

多流股换热器网络的识别与构造

多流股换热器网络是一种新型的换热器网络。本文用改进的遗传／模拟退火算法优化综合双流股换热器网络，在此基础上进行多流股换热器网络识别和构造的研究。使网络中单个多流股换热器的换热面积最大，总的多流股换热器的换热面积也最大作为将以双流股换热器为换热设备的换热网络综合成多流股换热器网络的一个标准。通过流股匹配矩阵的使用，说明程序自动实现多流股换热器网络的识别和构造过程。文献实例证明本文提出的多流股换热器网络识别和构造方法对降低网络年度化费用是有效的。     

中冷回热循环燃气轮机动态仿真研究

中冷回热循环燃气轮机是一个高度非线性的热动力系统,其动态性能由转子的转动惯性、容积的容积惯性和换热器的热惯性所决定。根据中冷回热循环燃气轮机的各部件特性,利用M atlab/S im link仿真平台,采用模块化建模法,对中冷回热循环燃气轮机进行动态仿真。通过实例,对中冷回热循环燃气轮机的动态性能进行分析,并与简单循环燃气轮机仿真结果进行比较。结果表明,换热器的时间常数较大,其热惯性对机组的动态性能影响较大,在仿真过程中不能忽略,且机组平衡时间与换热器时间常数有关,时间常数愈大,达到平衡所需时间愈长。     

基于Matlab的板式换热器动态特性建模与仿真

为了正确预测板式换热器的动态特性，在合理假设的基础上，根据流道和换热平板的质量、能量守恒方程，建立了无量纲动态仿真数学模型。考虑了流体沿流动方向的导热扩散特性、换热平板的金属蓄热以及沿径向的导热对出口温度瞬态响应的影响。基于Matlab的数值计算基础，对无量纲动态仿真数学模型的空间维变量的一阶导数项采用向后差分，二阶导数项采用中心差分，然后采用Matlab的ODE求解器进行求解，得到了阶跃扰动和频率扰动下的出口温度的响应曲线。     

柔性换热网络综合方法研究

过程物流参数的不确定性,要求综合具有柔性的热交换网络。本文在作者曾提出的换热网络柔性分析及柔性改进技术的基础上,将超结构理论、探试规则和回路化简法相结合,提出了一种探试调优式的柔性换热网络综合方法。结果表明该法能够综合得出最优的柔性换热网络。     

Model reduction and control of reactor–heat exchanger networks

This paper focuses on the dynamics and control of process networks consisting of a reactor connected with an external heat exchanger through a large material recycle stream that acts as an energy carrier. Using singular perturbation arguments, we show that such networks exhibit a dynamic behavior featuring two time scales: a fast one, in which the energy balance variables evolve, and a slow time scale that captures the evolution of the terms in the material balance equations. We present a procedure for deriving reduced-order, non-stiff models for the fast and slow dynamics, and a framework for rational control system design that accounts for the time scale separation exhibited by the system dynamics. The theoretical developments are illustrated with an example and numerical simulation results.     

基于数据库和可视化技术的翅片管换热器仿真

构建了翅片管换热器的性能仿真系统的整体框架，通过引入数据库技术和可视化技术，结合换热器分布参数仿真模型，实现了该仿真系统。该系统具有分工明晰的输入、仿真和输出模块，能方便用户输入仿真参数，准确快捷地对翅片管换热器性能进行仿真，并以各种形象直观的方式输出仿真结果。     

基于C++和智能图表合成最优换热网络的程序设计

在合成最优换热网络时,存在着调优迭代计算时间长、过程复杂等问题,本文围绕这一课题,以智能图表法为理论基础,结合C++的编程思想,以Microsoft Visual Studio 2008为开发平台,利用换热网络优化节能技术编写了换热网络合成软件。该软件具有以下功能:根据冷、热物流相关数据,计算换热网络夹点、生成温—焓组合曲线图并标出夹点温度,计算出最大热回收量和最小能量体用量,根据物流匹配换热规则和智能图表对相关冷热物流进行匹配,计算出冷热物流热交换的热负荷、换热面积、操作费用等,自动合成最优换热网络并将计算结果存于文本文件result.txt中。经实例核算后与其它文献数据对比结果可靠合理,表明该程序应用方便,计算速度快,可大大简化合成换热网络的计算过程。     

High viscous liquids as a source in micro-screw heat exchanger: fabrication, simulation and experiments

Viscous liquids can be encountered in many applications of micro devices. In this paper, an experimental and numerical simulation of a micro screw concentric tube heat exchanger is presented to determine the overall heat transfer coefficient and the amount of heat created by friction. The screw surface area and the increase in the viscosity of the liquid can raise the amount of heat created by friction and subsequently increase the amount of heat transferred in the micro concentric tube heat exchanger. Increasing the viscosity of the source can increase the overall heat transfer coefficient. The micro heat exchanger consists of a tube inside the screw placed inside a micro-channel. When the screw rotates, a net force is transferred to the fluid due to differential pressure on the depth of the thread and pressure gradient along the screw axis, thus causing the fluid to displace outside and inside the screw. A micro-screw heat exchanger was designed to maximize heat transfer from a liquid (viscous) in the cylinder to water in a tube inside a screw. Three-dimensional simulation of micro-screw heat exchanger was performed. The results obtained from CFD simulation have been compared with the experiments.