基于數值模擬的冷凝器優(yōu)化設計.pdf

1、冷凝器是核動力裝置中的重要設備，也是影響核動力裝置總體重量和設備布置的重要因素。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驗關系式法。盡管采用經驗關系式時計算簡單迅速，但是隨著冷凝器的功率越來越大，管束結構越來越復雜，傳統的經驗關系式很可能不再適用。因此本文嘗試在冷凝器的優(yōu)化中引入數值模擬方法，以提高評價的普適性。
　　基于多孔介質假設，本文首先建立了冷凝器的二維數值計算模型，包括對方程的離散、計算邊界條件的確定以

2、及求解方法的設計和實現。采用 Python語言結合Numpy數值計算庫編寫了相應的計算程序。使用所開發(fā)的計算程序對母型冷凝器進行了數值模擬，并對計算結果進行了分析，確定了結果的合理性。
　　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)化的方法解決了數值求解耗時過多的問題中，驗證了將數值模型應用于冷凝器優(yōu)化中的可行性。同時從優(yōu)化結果和優(yōu)化過程兩方面比較了使用數值模擬和使用經驗公式作為優(yōu)化評價函數的冷凝器重量優(yōu)化的不同，認為數值模型能夠考慮的參數更多、適用范圍更加廣，同時優(yōu)化過程更加合理。此外還進行了冷凝器工作效率的優(yōu)化，以給定冷卻管數量的條件下的總凝結率為評價標準，分別以抽