面向陶瓷辊道窑炉温度场均匀性的优化方法研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文面向陶瓷辊道窑炉温度场均匀性的优化方法研究姓名：李鹏申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：饶文碧20090401中文摘要陶瓷辊道窑炉的烧成技术是陶瓷生产工艺的关键技术，而烧成温度的控制则是烧成制度中的关键。论文中讨论的温度场均匀性优化就是结合计算流体力学和计算机优化，通过改变窑炉设计的参数来调节陶瓷辊道窑炉的性能，使得陶瓷辊道窑炉工作区温度场更加均匀。论文利用CFD数值计算软件进行陶瓷辊道窑炉的模型建立，用均匀设计方法选取试验样本，用粒子群优化算法进行陶瓷辊道窑炉结构优化研

2、究。论文的主要工作包括：1．利用CFD数值计算软件对陶瓷辊道窑炉进行模型网格划分，并研究在建模过程中的湍流模型、辐射模型、燃烧反应模型以及其他和模型仿真相关的参数设置方法。2．论文采用均匀设计的思想进行试验样本的选择，采用均匀设计的方法，可以在选取有限样本的基础上找到到影响温度场均匀性的规律，同时可以把这样的规律转化为数学模型。3．采用回归分析的方法对均匀设计试验的结果进行分析，拟出初步的回归方程，并且对方程的显著性和参数的显著性都进行了检验，同时剔除了一些对回归方程贡献较小的参数，使得方程更加简洁。4．论

3、文采用粒子群算法作为陶瓷辊道窑炉温度场优化算法，同时由于粒子群算法是基于种群的计算方法，适合于并行计算，因此论文研究了基于MPI的并行粒子群优化算法，并对并行算法的效率进行了初步分析。论文的创新在于论文采用均匀设计、计算流体力学和现代优化技术，对影响陶瓷辊道窑炉温度场均匀性的各种因素进行了考虑，克服了传统经验的缺陷，提高了陶瓷辊道窑炉设计的科学性，缩短了陶瓷辊道窑炉设计周期，加快了陶瓷辊道窑炉现代化的步伐。关键字：陶瓷辊道窑炉，温度场优化，均匀设计，MPI，粒子群优化AbstractIntheceramic

4、industrytheburningtechnicalisthekeytechnical，andthetemperaturecontrolmethodisthekeymethodintheburningregime．Theoptimizationoftemperatureuniformitydiscussedinthethesisaimtoenhancetheperformanceofceramicrollerkilnviachangingthedesignparametersofceramicroller

5、kiln．Inthewholeprocessweworkwiththecombinationofuniformdesign，ComputationalFluidDynamictoolsandParticleSwarmOptimizationalgorithm，whichmakeSUrethatineachstepweperformthescientificway．TheCFDComputationalDynamictoolareusedinthethesisforthemodelbuilding，andth

6、esamplesareselectedbytheuniformdesign，andtheceramicrollerkilnstructureoptimizationdesigniscarriedbytheparticleswarmoptimization．Thewholeprocessinthethesisislistedasfollows：1．Buildtheceramicrollerkilnmodel，generatemeshbytheCFDnumericalcomputationalsoftware，

7、choosethecorrectturbulentflowmodel，radiationmodel，combustionreactionmodelandotherparameterssetting2．Theuniformdesigntheoryisusedasthebasicprincipleofsampleselectingmethodinthethesis．Theunifornldesigncallreflectthemaincharacteristicsofthesystem．Bythemeanofu

8、niformdesignwecanlearnthelawwhichinfluencesthemodelingthroughthelimitednumbersofexperimentsandatthesametimethislawcanbetransformedintomathematicalmodel．3．Theexperimentresultsareanalyzedbyregressionanalysis，th