计算物理 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (2): 245-257.DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8682
金广林1(), 崔国民1,*(
), 肖媛1, 刘洪彬1, 付寅瑞1, 张志坤2
收稿日期:
2022-12-14
出版日期:
2024-03-25
发布日期:
2024-04-03
通讯作者:
崔国民
作者简介:
金广林(1995-),男,硕士研究生,E-mail: 15538607861@163.com
基金资助:
Guanglin JIN1(), Guomin CUI1,*(
), Yuan XIAO1, Hongbin LIU1, Yinrui FU1, Zhikun ZHANG2
Received:
2022-12-14
Online:
2024-03-25
Published:
2024-04-03
Contact:
Guomin CUI
摘要:
针对质量交换网络优化过程中出现结构变异能力减弱和种群多样性丢失, 导致优化易陷入局部最优解的问题, 提出一种带有个体重构策略的强制进化随机游走算法。在接受差解的过程中, 对个体进行实时监测, 采用不同重构方式激励落后个体网络结构更新变异, 从而提升算法的结构变异能力和种群多样性。同时根据有分流节点非结构模型的特点, 对交叉重构后的新个体网络结构进行节点修复处理。最后通过R2S2和R4S2算例验证该策略的有效性, 优化结果均低于当前文献结果, 证明该策略能有效增强算法的结构变异能力和全局寻优能力。
中图分类号:
金广林, 崔国民, 肖媛, 刘洪彬, 付寅瑞, 张志坤. 质量交换网络的个体重构优化方法[J]. 计算物理, 2024, 41(2): 245-257.
Guanglin JIN, Guomin CUI, Yuan XIAO, Hongbin LIU, Yinrui FU, Zhikun ZHANG. Individual Reconstruction Optimization Method Applied to Mass Exchanger Networks[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2024, 41(2): 245-257.
流股 | 流量/(kg·s-1) | 进口浓度/(kg·kg-1) | 出口浓度/(kg·kg-1) | m | b | Cj/($·kg-1·a-1) |
R1 | 0.9 | 7.0×10-2 | 3.0×10-4 | |||
R2 | 0.1 | 5.1×10-2 | 1.0×10-4 | |||
S1 | 2.3 | 6.0×10-4 | 3.1×10-2 | 1.45 | 0 | 117 360 |
S2 | ∞ | 2.0×10-4 | 3.5×10-3 | 2.6×10-1 | 0 | 176 040 |
表1 R2S2算例的流股数据
Table 1 The floating stock data of R2S2 Case
流股 | 流量/(kg·s-1) | 进口浓度/(kg·kg-1) | 出口浓度/(kg·kg-1) | m | b | Cj/($·kg-1·a-1) |
R1 | 0.9 | 7.0×10-2 | 3.0×10-4 | |||
R2 | 0.1 | 5.1×10-2 | 1.0×10-4 | |||
S1 | 2.3 | 6.0×10-4 | 3.1×10-2 | 1.45 | 0 | 117 360 |
S2 | ∞ | 2.0×10-4 | 3.5×10-3 | 2.6×10-1 | 0 | 176 040 |
S1/(kg·s-1) | S2/(kg·s-1) | No of trays | No of units | TAC/($·a-1) | |
Ref.[ | 2.2 | 0.23 | 37 | 6 | 469 968 |
Ref.[ | 2.19 | 0.32 | 25 | 5 | 431 613 |
Ref.[ | 2.2 | 0.33 | 25 | 4 | 429 700 |
Ref.[ | 2.24 | 0.37 | 21 | 4 | 422 293 |
Ref.[ | 2.2 | 0.3 | 24 | 4 | 420 545 |
Ref.[ | 2.2 | 0.37 | 20 | 4 | 412 500 |
Ref.[ | 2.19 | 0.36 | 20 | 4 | 411 166 |
Ref.[ | 2.19 | 0.38 | 19 | 6 | 410 971 |
Ref.[ | 2.19 | 0.37 | 19 | 6 | 410 565 |
Ref.[ | 2.2 | 0.32 | 21 | 4 | 409 704 |
Ref.[ | 2.2 | 0.3 | 21 | 4 | 407 306 |
2.192 | 0.331 | 20 | 5 | 406 724 |
表2 R2S2算例的结果对比
Table 2 Comparison of results of R2S2 Case
S1/(kg·s-1) | S2/(kg·s-1) | No of trays | No of units | TAC/($·a-1) | |
Ref.[ | 2.2 | 0.23 | 37 | 6 | 469 968 |
Ref.[ | 2.19 | 0.32 | 25 | 5 | 431 613 |
Ref.[ | 2.2 | 0.33 | 25 | 4 | 429 700 |
Ref.[ | 2.24 | 0.37 | 21 | 4 | 422 293 |
Ref.[ | 2.2 | 0.3 | 24 | 4 | 420 545 |
Ref.[ | 2.2 | 0.37 | 20 | 4 | 412 500 |
Ref.[ | 2.19 | 0.36 | 20 | 4 | 411 166 |
Ref.[ | 2.19 | 0.38 | 19 | 6 | 410 971 |
Ref.[ | 2.19 | 0.37 | 19 | 6 | 410 565 |
Ref.[ | 2.2 | 0.32 | 21 | 4 | 409 704 |
Ref.[ | 2.2 | 0.3 | 21 | 4 | 407 306 |
2.192 | 0.331 | 20 | 5 | 406 724 |
流股 | 流量/(kg·s-1) | 进口浓度/(kg·kg-1) | 出口浓度/(kg·kg-1) | m | b | Cj/($·kg-1·a-1) |
R1 | 3.3 | 5.0×10-2 | 1.5×10-3 | |||
R2 | 0.6 | 7.0×10-2 | 3.0×10-3 | |||
R3 | 1.4 | 2.0×10-2 | 3.0×10-2 | |||
R4 | 0.2 | 3.0×10-2 | 2.0×10-3 | |||
S1 | 10 | 1.3×10-3 | 2.5×10-2 | 0.71×10-1 | 1.0×10-3 | 58 680 |
S2 | 10 | 1.3×10-1 | 1.0×10-3 | 417 060 | ||
Q1 | 10 | 0 | 5.0×10-3 | 1.38 | 88 020 |
表3 R4S2算例的流股数据
Table 3 The streams data of R4S2 Case
流股 | 流量/(kg·s-1) | 进口浓度/(kg·kg-1) | 出口浓度/(kg·kg-1) | m | b | Cj/($·kg-1·a-1) |
R1 | 3.3 | 5.0×10-2 | 1.5×10-3 | |||
R2 | 0.6 | 7.0×10-2 | 3.0×10-3 | |||
R3 | 1.4 | 2.0×10-2 | 3.0×10-2 | |||
R4 | 0.2 | 3.0×10-2 | 2.0×10-3 | |||
S1 | 10 | 1.3×10-3 | 2.5×10-2 | 0.71×10-1 | 1.0×10-3 | 58 680 |
S2 | 10 | 1.3×10-1 | 1.0×10-3 | 417 060 | ||
Q1 | 10 | 0 | 5.0×10-3 | 1.38 | 88 020 |
S1/(kg·s-1) | S2/(kg·s-1) | Q1/(kg·s-1) | No. of trays | Total packed height/m | TAC/($·a-1) | |
Ref.[ | 9.33 | 282 | 3.2 | 20 | 8.71 | 957 000 |
Ref.[ | 9.6 | 0.319 | 0.40 | 20 | 3.858 | 706 000 |
Ref.[ | 9.602 | 0.349 | 0.422 | 17 | 3.752 | 694 000 |
Ref.[ | 9.576 | 0.442 | 0.391 | 16 | 0.476 84 | 689 300 |
Ref.[ | 9.572 17 | 0.346 33 | 0.484 6 | 16 | 2.768 | 688 932 |
9.576 | 0.331 | 0.457 6 | 15 | 3.889 2 | 686 954 |
表4 R4S2算例的结果对比
Table 4 Comparison of results in R4S2 Case
S1/(kg·s-1) | S2/(kg·s-1) | Q1/(kg·s-1) | No. of trays | Total packed height/m | TAC/($·a-1) | |
Ref.[ | 9.33 | 282 | 3.2 | 20 | 8.71 | 957 000 |
Ref.[ | 9.6 | 0.319 | 0.40 | 20 | 3.858 | 706 000 |
Ref.[ | 9.602 | 0.349 | 0.422 | 17 | 3.752 | 694 000 |
Ref.[ | 9.576 | 0.442 | 0.391 | 16 | 0.476 84 | 689 300 |
Ref.[ | 9.572 17 | 0.346 33 | 0.484 6 | 16 | 2.768 | 688 932 |
9.576 | 0.331 | 0.457 6 | 15 | 3.889 2 | 686 954 |
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