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基于模糊方法的流体管网水力计算及可视化研究
| 论文题名： | 基于模糊方法的流体管网水力计算及可视化研究 |
| 关键词： | 流体管网;模糊分析;模糊遗传算法;可视化;水力计算 |
| 摘要： | 随着工业化和城市化进程的加快，对流体网络理论的研究越来越受到相关领域学者的重视，并取得了许多新的成果。然而，由于城市规模的不断扩大以及人民日常生活水平的日益提高，所需流体管网的规模越来越大，结构越来越复杂，管段数和环数也不断增多，要想准确、迅速的完成管网水力计算，满足工程所需，必须借助电子计算机和程序。另外，当一个系统复杂性增大时，我们使它精确化的能力将减小，因为复杂的系统是难以进行精确的设计和控制的，这就产生了复杂性与精确性的矛盾。本课题针对上述问题，引入模糊集理论，探讨了管网分析的模糊方法，力图对现有的流体管网分析方法进行改善，减少主观因素对其分析结果的影响。进而，基于混合编程的优点，结合开放式数据库连接技术(ODBC)，利用现有流体管网水力计算的FORTRAN程序源代码，开发流体管网模拟计算可视化软件。 首先，在总结现有流体管网水力计算方法的基础上，引入模糊数的概念，探讨如何运用模糊方法对流体管网进行模拟分析，经过数学推导和理论分析，提出管网水力计算模糊化的数学模型，并给出其具体求解方法。 其次，利用模糊控制理论对标准遗传算法进行改进，设计了一个动态控制交叉概率和变异概率的模糊控制器，加快算法的收敛速度，并以热水供暖管网系统为例，对其进行设计优化，优化其管径组合，并编制相应的解算程序。 最后，以现有的管网水力计算模型作为特例，运用面向对象的编程技术(OOP)，加入上述推导的模糊数学模型，开发流体管网模拟计算可视化软件，主要实现对一般流体管网系统的水力计算、调节优化，以及模糊环境下管网的模拟分析等；针对通风系统，实现矿井通风网络的流量分配、网络优化、井下巷道的温湿度分布、火灾预测等解算功能；此外，还要实现对流体管网组件属性信息的可视化管理。 本文将模糊集理论应用到流体管网分析中，为解决含有不确定性输入参数的管网模型仍能采用原有的数值解法进行求解提供了一条简捷而有效的途径。经实际工程模拟分析表明，开发的可视化软件能够满足流体管网系统网络图的绘制要求，软件的分析处理能力能够满足实际工程精度需要。该可视化软件提高了流体管网可视化解算和管网组件属性信息可视化管理的效率和质量，可为相关技术人员和管理者提供有益的技术支持和决策依据。 |
| 作者： | 田洪建 |
| 专业： | 供热、供燃气、通风及空调工程 |
| 导师： | 王树刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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