反應器網(wǎng)絡(luò)綜合超結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的研究.pdf

1、本文以簡化超結(jié)構(gòu)模型為目的，研究基于反應器網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法，具體研究內(nèi)容如下： (1)闡述了全混流反應器(ContinuousStirredTankReactor-CSTR)對平推流反應器(PlugFlowReactor-PFR)等常用類型反應器的替代性原理，以CSTR反應器為基本反應器類型，建立基于CSTR的反應器網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)。將復雜的含有微分/代數(shù)方程的非線性規(guī)劃問題簡化為簡單的僅含代數(shù)方程的反應器網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)模型。

2、 (2)對基于CSTR的反應器網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)模型，提出了求解該問題的雙層優(yōu)化方法。該算法通過將反應器網(wǎng)絡(luò)綜合非線性規(guī)劃問題分解為物流流量和反應器體積空間的線性優(yōu)化和濃度空間的非線性優(yōu)化問題，降低了所求解問題的規(guī)模和難度，同時利用粒子群算法和列隊競爭算法相結(jié)合的全局優(yōu)化算法進行濃度空間的搜索，提高了求得全局最優(yōu)解的概率。實例研究結(jié)果表明，優(yōu)化結(jié)果與文獻結(jié)果相一致，且有的優(yōu)于文獻結(jié)果，所以基于CSTR的反應器網(wǎng)絡(luò)模型和雙層優(yōu)化算法是有效的。

3、 (3)一般情況下，基于CSTR的反應器網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)模型規(guī)模較大，而傳統(tǒng)的反應器網(wǎng)絡(luò)模型都是含有高度非線性的微分/代數(shù)模型方程。本文采用離散化微分方程的策略來簡化超結(jié)構(gòu)模型，該策略采用有限元正交配置(OrthogonalCollocationonFiniteElement)法將模型中的微分方程進行離散化，得到一系列非線性代數(shù)方程組，將這些方程組與其它約束條件一起作為反應器網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)的數(shù)學模型，運用GAMS數(shù)學軟件進行優(yōu)化計算。實例研究