工业供水系统优化及其力学问题研究

论文题目: 工业供水系统优化及其力学问题研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 工程力学

作者: 杨维

导师: 麻凤海

关键词: 供水系统,优化调度,遗传算法,混凝,分形理论,有限元

文献来源: 辽宁工程技术大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文根据本钢供水系统的实际状况,工业供水系统优化及其力学问题研究。首先找出了本钢供水系统运行中存在的不足,进而提出了相应的改进措施。主要内容包括供水系统短期负荷预测,确定系统最优调度方案和设备更新与设备投资问题。在预测部分运用灰色预测方法,BP神经网络方法和改进的神经网络方法进行用水量预测,并进行比较分析,重点提出用遗传算法进行神经网络权系优化的改进算法。对于确定最优调度问题,以耗电量最小为目标函数,以满足用户对水量、水压要求以及供水能力为约束条件,建立供水系统微观数学模型,利用遗传算法进行求解,并编制了计算机程序,求得了最优调度方案。利用动态规划原理,对供水设备更新与设备投资问题进行多阶段规划,并编制了程序,从而为本钢供水设备有选择、有目的的更新和投人提供了可靠的理论依据。本文通过对本钢供水系统优化运行研究中涉及的用水量预测模型、管网模型与优化方法和设备更新与设备投资问题的研究与应用探讨,取得主要研究成果如下:(1) 以本钢供水系统为对象,找出了本钢供水系统运行中存在的不足。① 水重复利用率低;② 用水单位各自为政,水资源无法实施统一的调度;③ 供水系统设备构件盲目更新与投入;(2) 从应用角度看,提出了神经网络及改进的神经网络模型,用于供水系统用水量预测,为本钢供水系统用水量预测提供了新方法,同时把新的科学理论应用于实际,将本钢供水系统信息化目标向前迈进了一大步;(3) 利用遗传算法进行优化求解,为供水系统优化调度的智能控制提供了可靠的依据;(4) 针对本钢供水系统的现状,对供水设备更新和设备投资问题进行了多阶段优化分析,找出最优方案,为投资决策提供了可靠的理论依据。另一方面,本文利用分形理论研究了水处理中的混凝工艺。本文在前人研究的基础上,应用分形理论揭示了混凝和气浮工艺中絮粒-絮体-絮体集团形成的动力演化过程,并对其工程应用做出了进一步的探讨。将分形理论应用于混凝领域的研究并加以丰富和发展,成为一个显著的前沿热点,并为混凝理论的研究提供了一个崭新的生长点。在工业供水系统管道的力学分析方面,本文采用有限元方法,分析了管-土相互作用,在假定此问题为轴向对称的前提下,选用了二结点链环元.并导出了这种单元的几何非线性刚度矩阵,同时还考虑了管壁向内凹陷时局部管与土脱离辽宁工程技术大学博士学位论文的现象用了弧长法在求解非线性方程时,为了克服极值点处Jacobi矩阵的奇异性,采推导出了管变形随荷载变化规律和管屈曲的上、下临界荷载。关键词:供水系统优化调度遗传算法混凝分形理论有限元

论文目录:

1绪论

1.1选题背景及研究

1.2工业供水系统优化调度和水处理的研究现状

1.3本钢供水系统和水处理现状

1.4本文研究的主要内容与方法

2工业供水系统优化

2.1本钢工业供水系统时段用水量预测

2.1.1用水量预测分类

2.1.2工业供水系统短期用水量变化及影响因素

2.1.3短期用水量预测方法

2.2工业供水系统优化调度的数学模型

2.2.1供水管网系统的状态变量

2.2.2供水管网系统的静态仿真

2.2.3工业供水系统优化调度数学模型

2.3工业供水系统优化调度

2.3.1概述

2.3.2工业供水系统优化调度的遗传算法研究

2.3.3程序说明及使用

2.3.4实例分析

2.4设备更新和设备投资

2.4.1多阶段决策问题

2.4.2动态规划基本概念

2.4.3最优性原理和动态规划基本方程

2.4.4设备更新

2.4.5设备投资

2.5主要结论

3絮体形成的分形动力学研究

3.1混凝工艺的发展历程与方向

3.2混凝工艺絮体形成的分形动力学描述

3.2.1分形的基本理论

3.2.2测定分形维数的方法

3.3气浮法处理含油废水工艺中絮体生长动力过程

3.3.1絮体的分形模型

3.3.2絮体的结构形貌及分形研究

3.3.3讨论与分析

3.3.4利用分形理论对气附和混凝工艺的改进

3.4本章结论

4管-土相互作用应力分析

4.1基本问题

4.2基本公式的推导

4.2.1计算模型的选取

4.2.2增量形式的非线性平衡方程

4.2.3单元刚度矩阵

4.3周围土的影响

4.4供水管网抗震改造设计方法

4.4.1供水管网抗震改造规划的程序

4.4.2管线抗震改造规划

4.5本章结论

5结束语

参考文献

致谢

作者简介

论文查新

发布时间: 2005-05-09

工业供水系统优化及其力学问题研究

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