基于遗传算法的三叶孔板换热器优化设计.pdf

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1、基于遗传算法的三叶孔板换热器优化设计古新。潘国华。刘敏珊。王永庆(郑州大学热能工程研究中心，河南郑州450002)摘要：通过Matlab软件，用遗传算法对三叶孔板换热器进行了传热性能优化设计研究。基于单目标和多目标遗传算法，选取火积耗散数和总成本作为目标函数，然后编程运算。结果表明：通过优化设计，三叶孔板换热器的有效度增加，泵功减小，热容流量比减小；在相同有效度情况下，多目标函数优化后的泵功比单目标函数减小了近13．7％，说明多目标函数优化比单目标优化的结果更有优越性；多目标函数优化更具有灵活性，其得到的Pareto解可供多角度选择。关键词：三叶孔板换热器；遗传算法

2、；多目标优化；火积耗散数；总成本中图分类号：TH122；TE965文献标识码：A文章编号：1001—4837(2013)07—0012—06doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2013．07．003OptimalDesignofTrefoil—-baffleSupportHeatExchangerBasedonGeneticAlgorithmGUXin，PANGuo—hua，LIUMin—shan，WANGYong—qing(ThermalEnergyEngineeringResearchCentre，ZhengzhouUniversity，Z

3、hengzhou450002，China)Abstract：Theheattransferperformanceoptimizationoftrefoil—-bafflesupportheatexchangerwascarriedout，byusinggeneticalgorithmwhichpossessastrongglobaloptimizationability．Basedonthesingleob-jectiveandmulti—objectivegeneticalgorithm，thefivevariablesandtheconstraintcondit

4、ionsweredeter-minedtocomputetheresultsoftheobjectivefunctions，entransydissipationnumberandtotalcosts，bywritingprograms．Theresultsshowthattheeffectivedegreeofheatexchangerwasincreased，thepumppowerandtherateofheatcapacityflowwerereducedbyoptimizationdesign．Pumppowerofmulti—ob—jectiveopti

5、mizationwasreducedabout13．7％thanthatofsingleobjectiveoptimization．Somulti—objec—tivefunctionoptimizationhasmoreadvantages．Moreover，theParetosolutionhasmoreflexibilitythansin-gleobjectivefunctionoptimization，itcanbechosenbydesigner．Keywords：trefoil—bafflesupport；geneticalgorithm；multi—o

6、bjectiveoptimization；entransydissipationnumber；totalcost。引言譬螽蓑嚣茎随着社会的快速发展，能源问题涉及到了社经济收益、保护环境等方面，都表现出了很大优基金项目：国家自然科学基金(51006092)第30卷第7期压力容器总第248期势13。三叶孔板换热器是压水堆核岛装置中的化算法，这种方法克服了NSGA—I1中的一些缺主要换热设备，它的工作性能将直接影响到整个点，流程如下：核动力装置的性能和安全。(1)步骤一：初始化种群，随机产生一个规模三叶孔支撑板和管子相连接处开出了三叶形为Ⅳ的种群P，经遗传操作得到相同规模

7、的群体的孔，流体从孔中通过，形成对管壁冲刷，这样不Q；仅提高了传热效率，还能有效减少固体化学物质(2)步骤二：对P并Q得到的群体，按照Pa—的沉积。有关换热器的强化传热研究有很reto秩分级排序，并确定非劣前段，，⋯；多]，但利用遗传算法对这种管束支撑结构换(3)步骤三：按Pareto秩小、聚集度小优先的热器的优化设计研究却鲜见报道。原则选择，得到大小为Ⅳ的新种群P⋯；(4)步骤四：对新种群P⋯进行锦标赛选择、1遗传算法经遗传操作得到新的子代种群Q⋯；(5)步骤五：判断是否满足终止条件或者进1．1单目标遗传算法化代数达到设定最大值。若是，则终止，输出最优遗传算法