由室内空气污染引发的各 种疾病频发,研究者开始加强对室内空气品质的关注和研究。特别大型工业厂房的室内污染治理已然是当今热点研究领域。置换通风系统在治理高大工业厂房的室内 污染具有独特优势,已成为工业厂房常采用的通风系统。本课题研究以多目标优化为视角,结合高大空间焊接厂房的实际情况,对其置换通风气流组织进行优化研 究。通过研究室内气流组织的评价指标和影响因子,本文选取了进行优化的评价指标(室内空气分布特性指标(ADPI)、能量利用效率(η)和温度分布不均匀 系数(kt))和影响因子(送风温度(T)、送风速度(u)和焊点散热量(Q))。
本文研究多目标优化内容是:求解室内空气分布特性指标和能量利用效率的 最大值,温度分布不均匀系数的最小值;约束条件是在合理的取值范围内送风温度和送风速度尽可能小,焊点散热量尽可能大。在其他参数不变的情况下,此时焊接 厂房置换通风系统是最优状态,计算出最优工况。本文采用相对重要性矩阵确定评价指标的权重,分析厂房特点确定影响因子的取值范围。利用Design Expert软件设计17组CFD模拟工况,并对模拟结果进行了理论分析,结果表明在模拟工况中焊接厂房形成了明显的置换通风气流组织。然后本文进行试验 研究,对比分析了数值模拟值,表明数值模拟结果较好地吻合试验研究值。最后,本文利用数值模拟所获得的数据,进行各个指标的响应曲面分析,得出单个目标二 次曲面方程。利用各子目标(指标)的权重,整理得到多目标的函数,再利用MATLAB优化工具箱对目标函数优化求解,并进行对比分析。本文计算得出单个目 标函数最优解,如下:室内空气分布特性指标的目标函数最优解:2T=20.2℃,u=2.93m/s,Q=184.56W/m;能量利用效率指标的目标函 数最优解:2T=21.38℃,u=2.11m/s,Q=200W/m;温度分布不均匀系数指标的目标函数最优解为:2T=20℃,u=2.03m /s,Q=176.6W/m。总体目标函数最优解:2T =20.889℃,u=2.011m/ s,Q =105.271W/ m 。本文既研究了室内空气品质单目标的优化又进行了多目标优化。当需要兼顾全局时可采用多目标优化结果进行工况调节;当需要突出重点目标时,可参考单目标优 化结果调节工况。因此,本文研究成果对工程实践有一定指导作用
