基于遺傳算法和伴隨方法的人居環(huán)境空氣品質(zhì)逆向問題研究.pdf

1、人居環(huán)境按空間可以劃分為建筑環(huán)境、交通工具環(huán)境和城市環(huán)境。其中建筑和交通工具等封閉空間環(huán)境對人的工作效率、健康和安全有直接影響。空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)參數(shù)對封閉空間的熱濕環(huán)境起到?jīng)Q定作用。為了找到最佳的送風(fēng)參數(shù)，傳統(tǒng)設(shè)計方法需要嘗試大量的設(shè)計參數(shù)并進行大量的模擬計算。本研究將遺傳算法與計算流體力學(xué)相結(jié)合對室內(nèi)環(huán)境進行逆向優(yōu)化設(shè)計。研究過程中發(fā)現(xiàn)模擬計算誤差對逆向辨識和設(shè)計的準確性有直接影響，需要將模擬計算誤差控制在20％以下才能得到可信的計算結(jié)果

2、。本研究使用預(yù)測平均投票，吹風(fēng)感引起的不滿意率和空氣齡為設(shè)計指標對辦公室環(huán)境和飛機客艙環(huán)境進行了逆向優(yōu)化設(shè)計，并提出限制法和多目標最優(yōu)化計算方法兩種逆向優(yōu)化設(shè)計方法。兩種方法都能通過少量的計算獲得大量滿足設(shè)計目標的設(shè)計方案。前者計算量較少，后者計算結(jié)果更精準。
　　人居環(huán)境中的城市環(huán)境作為開放的空間，一方面其建筑布局、朝向等會對采光、室外風(fēng)場等等產(chǎn)生影響；另一方面由于人類生產(chǎn)生活造成的大氣污染對人的健康和安全造成了嚴重危害。前者依

3、賴于良好的城市規(guī)劃，而后者則亟待治理。城市污染物源的快速辨識有助于城市空氣的治理和改善。傳統(tǒng)試錯法效率低且難以應(yīng)對多污染源的情況，而基于概率的伴隨方法已經(jīng)能夠很好地實現(xiàn)室內(nèi)單個污染物源的辨識。本研究進一步改進了伴隨方法用于開放空間的多污染物源辨識，并發(fā)展了兩種能夠僅僅根據(jù)有限的污染物探測器（可移動或不可移動）信息辨識多污染物源的方法。本研究使用完全開放空間、小區(qū)環(huán)境和城市環(huán)境三個算例對方法進行了檢驗。兩種方法在三個算例中都成功、快速地完

4、成了對多污染源的辨識。此兩種方法辨識的精度受到所提供的建筑物模型的精細程度的影響。
　　不管是建筑設(shè)計還是污染物源辨識，要應(yīng)用于實際都需要快速的流場和傳熱模擬計算。傳統(tǒng)方法如SIMPLE和PISO無法滿足上述計算速度的要求。已提出的快速計算流體力學(xué)方法如FFD計算精度又不能達到要求。本研究開發(fā)了一個新的快速計算流體力學(xué)方法——SLPISO方法。此方法將半拉格朗日對流項計算法與PISO方法結(jié)合，在滿足一定計算精度的前提下計算量比傳統(tǒng)