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一种内部公用工程进化的换热网络优化策略

姜逸文, 崔国民, 鲍中凯, 刘火林, 周金佳

计算物理 2020, 37 (3): 341-351. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8060

摘要（354）

HTML （0）

PDF （1841KB）（1635）

在换热网络优化问题中，采用内部公用工程代替换热温度交叉的不可行匹配能使优化得以继续，同时扩大求解空间，但可能因增加额外的固定投资费用而使其作为差解在进化过程中被接受下来，导致优化效率下降.鉴于此，首先分析内部公用工程对优化进程可能造成的负面影响，提出一种内部公用工程的进化策略，对于具有一对内部公用工程的结构，首先通过扩大其年综合费用以进行惩罚，从而降低其接受的概率，继之，针对仍被接受的内部公用工程结构，在每次迭代时均强制内部公用工程进行随机游走，合理调整其大小，从而改善结构性能.采用两个算例验证策略提升了算法优化效率.

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换热网络中温度交叉结构的分析与处理

苏戈曼, 崔国民, 鲍中凯, 肖媛, 岑镇宇

计算物理 2020, 37 (1): 107-118. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7993

摘要（546）

HTML （1）

PDF （7212KB）（1589）

在以换热量作为待优化连续变量的换热网络优化问题中，流股匹配可能出现温度交叉，常以惩罚函数法处理存在温度交叉的不可行结构.然而，当采用强制进化随机游走算法时，由于其接受差解的变异操作，温度交叉结构可能以差解的形式被接受，对优化进程产生负面影响而降低优化效率.因此，首先分析换热网络中温度交叉结构的成因，接着分析该不可行结构对算法优化进程的消极作用，然后提出一种处理方法，当种群中个体随机游走到不可行域时，强制使其回到可行域内的原位重新优化，从而提升算法优化效率.

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基于公用工程内置策略的换热网络优化

鲍中凯, 崔国民, 曹冲, 任杰, 李梦红

计算物理 2019, 36 (6): 707-718. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7957

摘要（484）

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PDF （6517KB）（1906）

传统换热网络分级超结构模型（SWS）只允许公用工程布置在流股末端，限制了网络结构的灵活发展.提出一种公用工程内置策略，允许公用工程布置在结构内部的各流股分支上.采用具有结构保护策略的强制进化随机游走算法（SP-RWCE）.并提出一种伪最优解生成策略，通过扩大长期未更新个体的年综合费用，促使有潜力的伪最优解产生并接受保护和开发.三个基准算例的优化结果均优于文献最优解，且均包含内部公用工程.表明改进SWS相比原SWS模型扩大了求解空间，改进SP-RWCE具有更强的搜索能力，验证了布置内部公用工程能有效减少换热面积.

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基于结构多样性评价的换热网络全局最优化

鲍中凯, 崔国民, 肖媛, 陈家星

计算物理 2019, 36 (2): 225-235. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7838

摘要（367）

HTML （0）

PDF （1980KB）（1177）

针对启发式方法在优化换热网络时由于个体团聚而出现搜索能力下降，建立一种换热网络结构多样性评价方法，对种群中个体结构团聚程度进行衡量，并指导算法改进.对种群进行集团划分，将一定数目的具有公共结构的个体归为一个集团，从而得到个体结构分布；提出分散搜索策略，对于各集团中除集团最优个体外的其它个体，从其公共结构中随机选择若干个换热器进行摄动以分散集团中的个体结构；提出集中搜索策略，通过使其它个体获得最优集团对应公共结构以加强对较优结构的集中开发；采用9股流与15股流两个算例，验证分散搜索策略增强了全局搜索能力，集中搜索策略增强了局部搜索能力，优化结果分别较原算法降低了7 008$·a^-1与17 973$·a^-1且均优于文献结果.

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