基于數(shù)值模擬的冷凝器優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、冷凝器是核動力裝置中的重要設(shè)備，也是影響核動力裝置總體重量和設(shè)備布置的重要因素。以往在冷凝器優(yōu)化的研究中，評價冷凝器的傳熱能力時都采用了經(jīng)驗關(guān)系式法。盡管采用經(jīng)驗關(guān)系式時計算簡單迅速，但是隨著冷凝器的功率越來越大，管束結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的經(jīng)驗關(guān)系式很可能不再適用。因此本文嘗試在冷凝器的優(yōu)化中引入數(shù)值模擬方法，以提高評價的普適性。
　　基于多孔介質(zhì)假設(shè)，本文首先建立了冷凝器的二維數(shù)值計算模型，包括對方程的離散、計算邊界條件的確定以

2、及求解方法的設(shè)計和實現(xiàn)。采用 Python語言結(jié)合Numpy數(shù)值計算庫編寫了相應(yīng)的計算程序。使用所開發(fā)的計算程序?qū)δ感屠淠鬟M(jìn)行了數(shù)值模擬，并對計算結(jié)果進(jìn)行了分析，確定了結(jié)果的合理性。
　　隨后，針對冷凝器的重量優(yōu)化問題，采用收縮映射遺傳算法作為優(yōu)化算法，考察和比較了不同的三種變異算子、四種交叉算子和三種選擇算子相互組合的優(yōu)化效率，證明了非均勻變異算子、啟發(fā)式交叉算子和輪盤賭選擇算子的組合較適用于冷凝器重量優(yōu)化問題。
　　最

3、后，利用所開發(fā)的冷凝器性能計算程序結(jié)合收縮映射遺傳算法，研究了對母型冷凝器的重量優(yōu)化，采用并行優(yōu)化的方法解決了數(shù)值求解耗時過多的問題中，驗證了將數(shù)值模型應(yīng)用于冷凝器優(yōu)化中的可行性。同時從優(yōu)化結(jié)果和優(yōu)化過程兩方面比較了使用數(shù)值模擬和使用經(jīng)驗公式作為優(yōu)化評價函數(shù)的冷凝器重量優(yōu)化的不同，認(rèn)為數(shù)值模型能夠考慮的參數(shù)更多、適用范圍更加廣，同時優(yōu)化過程更加合理。此外還進(jìn)行了冷凝器工作效率的優(yōu)化，以給定冷卻管數(shù)量的條件下的總凝結(jié)率為評價標(biāo)準(zhǔn)，分別以抽