粒子群算法在非线性系统应用中的早熟现象及其改进 被引量：18

1

作者 肖媛 崔国民 +1 位作者 彭富裕 周静 《计算物理》 CSCD 北大核心 2015年第6期693-700,共8页

通过分析粒子群算法早熟现象的机理,研究早熟收敛的本质,并提出一种克服粒子群算法早熟现象的局部"飞跃"策略.应用仿真及系统工程实例表明,该方法能有效地改善粒子群算法在非线性全局优化上的早熟问题,提高了粒子群算法的全... 通过分析粒子群算法早熟现象的机理,研究早熟收敛的本质,并提出一种克服粒子群算法早熟现象的局部"飞跃"策略.应用仿真及系统工程实例表明,该方法能有效地改善粒子群算法在非线性全局优化上的早熟问题,提高了粒子群算法的全局搜索能力. 展开更多

关键词 粒子群算法 早熟收敛 系统工程 局部“飞跃”策略

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采用动态更新策略的微分进化算法优化换热网络 被引量：16

2

作者 陈上 崔国民 +1 位作者 彭富裕 段欢欢 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期509-514,646,共6页

针对优化换热网络存在的严重非凸非线性问题,提出以动态更新策略改进的微分进化算法优化换热网络,通过对所建种群中的个体进行动态更新,而不是在种群所有个体更新完后再替代旧的种群,在保持原始种群规模不变的情况下,更充分地利用种群... 针对优化换热网络存在的严重非凸非线性问题,提出以动态更新策略改进的微分进化算法优化换热网络,通过对所建种群中的个体进行动态更新,而不是在种群所有个体更新完后再替代旧的种群,在保持原始种群规模不变的情况下,更充分地利用种群个体的多样性并且使算法具有更好地鲁棒性,以获得更强的全局搜索能力。辅以算例加以比较验证,证明改进后的算法在应用于换热网络优化时可以有效跳出优化过程中的局部极值陷阱,获得比以往更优的换热网络设计结果。 展开更多

关键词 换热网络优化 全局优化 改进微分进化算法

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基于罚因子协进化微分算法优化换热网络 被引量：14

3

作者 方大俊 崔国民 +2 位作者 许海珠 万义群 彭富裕 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期407-412,共6页

惩罚函数法优化有约束换热网络时,罚因子的取值过大降低计算效率,过小降低优化精度,设置合适的罚因子值却不容易。基于微分进化算法优化连续变量的启发,采用罚因子协同进化机制,同步优化罚因子与解变量,应用于换热网络优化问题。协进化... 惩罚函数法优化有约束换热网络时,罚因子的取值过大降低计算效率,过小降低优化精度,设置合适的罚因子值却不容易。基于微分进化算法优化连续变量的启发,采用罚因子协同进化机制,同步优化罚因子与解变量,应用于换热网络优化问题。协进化机制优化主要思想如下:建立两类种群,一类为罚因子种群,一类为换热面积种群。优化过程中,每一组换热面积种群用来评价每一个罚因子个体,逐个优化所有解种群,得到所有罚因子个体的评价值,再根据微分进化的思想,对罚因子执行变异、交叉、选择过程,进化罚因子。两类种群如此反复交替优化,直到满足终止条件。算例证明,协进化机制应用于换热网络优化能进一步提高优化效率与精度,也为混合算法选取合适的罚因子优化换热网络提供了一种新思路。 展开更多

关键词 换热网络 约束条件 惩罚函数 惩罚因子 微分进化

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基于模拟退火算法的换热网络双层优化方法 被引量：12

4

作者 彭富裕 崔国民 陈家星 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期536-544,共9页

针对同时存在整型变量及连续变量两种变量形式的换热网络优化问题,提出一种基于模拟退火算法的双层优化方法,分别处理代表结构的整型变量及代表费用的连续变量优化。外层算法以经济费用目标作为判断换热网络结构优劣的标准,通过随机扰... 针对同时存在整型变量及连续变量两种变量形式的换热网络优化问题,提出一种基于模拟退火算法的双层优化方法,分别处理代表结构的整型变量及代表费用的连续变量优化。外层算法以经济费用目标作为判断换热网络结构优劣的标准,通过随机扰动产生试探结构,借助模拟退火机制逐步进化外层结构;内层算法以流股间匹配的换热量作为优化变量,采用模拟退火算法实现费用连续变量的优化,再反馈到外层的结构优化过程。两个具体算例证明:模拟退火算法应用于换热网络结构的整型变量优化可以找到较优换热网络结构,而双层优化方法可有效处理具有整型变量和连续变量两种变量形式的换热网络优化问题,取得较好的换热网络设计。 展开更多

关键词 模拟退火算法 换热网络综合 分级超结构 随机算法

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基于种群多样性的改进差分进化算法应用于换热网络优化 被引量：10

5

作者 陈家星 崔国民 +1 位作者 彭富裕 朱玉双 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期29-37,共9页

针对差分进化算法运用于换热网络优化时后期搜索效率低,容易出现早熟收敛而陷入局部最优的不足,以变量方差为种群多样性定量评价指标。分析了差分进化算法的控制参数对种群多样性的影响及种群多样性与算法寻优能力之间的关系,在此基础... 针对差分进化算法运用于换热网络优化时后期搜索效率低,容易出现早熟收敛而陷入局部最优的不足,以变量方差为种群多样性定量评价指标。分析了差分进化算法的控制参数对种群多样性的影响及种群多样性与算法寻优能力之间的关系,在此基础上建立缩放因子自适应调整和种群动态更新策略的改进差分进化算法并应用于两个换热网络实例,优化参数以年综合费用为目标,结果分别为5 606 985和2 928 032$/a,较改进前分别减少19 089和18 042$/a。改进后的差分进化算法能够在进化过程中提升种群多样性,增强算法搜索能力,抑制算法早熟收敛。 展开更多

关键词 差分进化算法 种群多样性 换热网络

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改进型真空制冰系统的性能研究 被引量：7

6

作者 时竞竞 刘道平 +1 位作者 余守杰 彭富裕 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期60-64,共5页

为了降低真空制冰系统对真空度的要求,提出了在水中加入中介物质的方法,并建立了真空蒸发性能测试系统。采用浓度为26%的氨水为中介物质溶液,对真空下溶液的蒸发温度特性进行了实验研究,分析了对系统的影响。实验结果表明,在相同的初始... 为了降低真空制冰系统对真空度的要求,提出了在水中加入中介物质的方法,并建立了真空蒸发性能测试系统。采用浓度为26%的氨水为中介物质溶液,对真空下溶液的蒸发温度特性进行了实验研究,分析了对系统的影响。实验结果表明,在相同的初始温度和真空条件下,氨水的降温速率和降温范围明显高于蒸馏水,且在高于水的三相点压力时有冰晶形成;随着真空度的降低,氨水的降温幅度逐渐减小,但仍远大于蒸馏水,说明在相同的蒸发温度下,氨水对真空度的要求远低于蒸馏水。 展开更多

关键词 热工学 真空制冰 真空度 中介物质 氨

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基于改进的SWS模型的换热网络优化研究 被引量：5

7

作者 彭富裕 崔国民 +1 位作者 陈上 段欢欢 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1973-1983,共11页

换热网络优化属于混合整数非线性规划问题,费用计算呈现的严重非线性以及大量表示换热器有无0-1整型变量的存在都使得问题的求解严重受制于网络的规模。基于分级超结构模型,本文提出允许公用工程灵活布置的换热阿络表示形式,处理流股匹... 换热网络优化属于混合整数非线性规划问题,费用计算呈现的严重非线性以及大量表示换热器有无0-1整型变量的存在都使得问题的求解严重受制于网络的规模。基于分级超结构模型,本文提出允许公用工程灵活布置的换热阿络表示形式,处理流股匹配时单体换热器出现温度交叉的传热计算,扩大了求解域并实现了换热网络模拟的顺序计算。采用微分进化算法,通过设置换热器最小热负荷约束指导换热网络结构进化,建立了适用于换热网络的优化方法。通过具体算例证明基于该改进模型及微分进化算法建立的换热网络优化方法可以求解得较好的换热网络设计。 展开更多

关键词 换热网络综合 分级超结构 罚函数 微分进化算法

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基于蒙特卡罗微分算法优化大规模换热网络 被引量：5

8

作者 方大俊 崔国民 +1 位作者 许海珠 彭富裕 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期66-71,共6页

在换热网络数学模型及分级超结构基础上,提出蒙特卡罗结合微分进化算法,双层优化换热网络。外层利用蒙特卡罗算法全局范围内搜索最佳的换热网络结构;内层用微分进化算法优化换热器面积;通过设定合理的预期换热器个数,控制Grossmann超结... 在换热网络数学模型及分级超结构基础上,提出蒙特卡罗结合微分进化算法,双层优化换热网络。外层利用蒙特卡罗算法全局范围内搜索最佳的换热网络结构;内层用微分进化算法优化换热器面积;通过设定合理的预期换热器个数,控制Grossmann超结构下产生换热器的个数,不但能提高求解效率,而且可以有效地解决大规模换热网络问题。最后,算例结果表明,基于蒙特卡罗微分算法能保证在全局搜索能力的前提下,混合求解策略能够获得较优的结果。 展开更多

关键词 换热网络 蒙特卡罗 混合整数 微分进化

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基于温差原则的换热网络分步综合策略 被引量：5

9

作者 万义群 崔国民 +1 位作者 彭富裕 何巧乐 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2013年第9期996-1003,共8页

在温差原则的基础上,提出了一种换热网络的分步综合策略。采用蒙特卡罗随机抽样技术优化获得换热网络的初始结构,在此初始结构的基础上利用换热网络的温差原则逐步生成新的换热器改变网络结构,每步都结合牛顿法对整个网络进行优化,以此... 在温差原则的基础上,提出了一种换热网络的分步综合策略。采用蒙特卡罗随机抽样技术优化获得换热网络的初始结构,在此初始结构的基础上利用换热网络的温差原则逐步生成新的换热器改变网络结构,每步都结合牛顿法对整个网络进行优化,以此权衡设备投资费用与公用工程费用来获取具有最优年综合费用的换热网络设计结构。两个具体的换热网络算例表明,分步综合策略能够提高换热网络的总换热量,实现能量的综合利用;优化结果与文献值相比,设备投资费用明显减少,从而能获得最优的年综合费用。 展开更多

关键词 换热网络 温差原则 分步综合策略

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半圆柱板翅片散热器传热特性的数值模拟 被引量：5

10

作者 王成明 崔国民 +2 位作者 周国燕 王金阳 彭富裕 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期616-620,641,共6页

在板式翅片散热器的基础上,通过增加不同数量和半径的半圆柱肋片,构造了6种不同结构的半圆柱板翅片散热器(HPPFHS),并通过数值模拟的方法对这两种散热器的流动和传热特性进行了研究。结果表明,随着入口风速的增加,两种散热器的热阻减小... 在板式翅片散热器的基础上,通过增加不同数量和半径的半圆柱肋片,构造了6种不同结构的半圆柱板翅片散热器(HPPFHS),并通过数值模拟的方法对这两种散热器的流动和传热特性进行了研究。结果表明,随着入口风速的增加,两种散热器的热阻减小的同时压降随之增大,但其热阻减小的趋势变小。入口风速相同时,相比板式翅片散热器,流经半圆柱板翅片散热器的空气受到半圆柱肋片的影响产生涡流,因而减少了热阻,同时增加了压降,但其综合性能远好于板式翅片散热器。 展开更多

关键词 半圆柱板翅片散热器 压降 热阻 有效因子

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基于局部搜索增强策略的微分进化算法应用于换热网络优化 被引量：4

11

作者 段欢欢 崔国民 +1 位作者 彭富裕 陈上 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期48-53,123,共6页

针对微分进化算法应用于换热网络优化时,局部搜索能力不强及易出现"早熟收敛"的现象,提出了一种兼顾局部搜索和全局寻优能力的改进策略。首先,对算法出现早熟的主要原因进行了机理分析;在此基础上,从动态更新角度引入局部增... 针对微分进化算法应用于换热网络优化时,局部搜索能力不强及易出现"早熟收敛"的现象,提出了一种兼顾局部搜索和全局寻优能力的改进策略。首先,对算法出现早熟的主要原因进行了机理分析;在此基础上,从动态更新角度引入局部增强算子,以当前解为中心进行邻域精细搜索,保证了局部搜索精度;最后,结合强制跳出机制,解决了算法易陷入局部极值的缺陷,对于非凸非线性问题较为严重的换热网络问题,实现了换热网络优化全局寻优能力和局部搜索精度的兼顾。算例结果表明,新的局部搜索增强策略能够进一步改善种群多样性和提高寻优效率及精度,获得比文献中结果更好的解,有效提高微分进化算法应用于与换热网络优化的能力。 展开更多

关键词 微分进化算法 局部搜索 动态更新 换热网络

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PSO用于优化换热网络时对全局搜索能力的研究 被引量：4

12

作者 肖媛 崔国民 +1 位作者 彭富裕 周静 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期20-26,128,共7页

将PSO(粒子群算法)应用于优化换热网络时,能够快速找到一个全局搜索的最优区域,但同时也会出现局部极值问题。这些问题是由于全局搜索能力的退化和算法的早熟收敛所致。本研究针对该退化现象的机理进行了深入分析,找到了粒子群算法早熟... 将PSO(粒子群算法)应用于优化换热网络时,能够快速找到一个全局搜索的最优区域,但同时也会出现局部极值问题。这些问题是由于全局搜索能力的退化和算法的早熟收敛所致。本研究针对该退化现象的机理进行了深入分析,找到了粒子群算法早熟收敛的本质,提出了一种强制跳出的改进策略,通过激活陷入局部极值的粒子,恢复种群多样性并继续搜索全局最优解。算例证明,改进后的粒子群算法的搜索策略适用于换热网络连续变量优化,应用于文献[16]10SP2算例,得到的年综合费用较文献[14]下降了205$/a;应用于文献[18]8SP1算例,得到了目前最小的费用30 793$/a。改进的PSO较标准PSO和文化基因PSO优化后的费用均有所下降。 展开更多

关键词 换热网络优化 粒子群算法 局部退化 强制跳出

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无心跳供体肺原位降温保护系统的研究 被引量：3

13

作者 彭富裕 胥义 +2 位作者 赵晓刚 刘道平 钟彦骞 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期74-78,共5页

针对无心跳供体肺原位冷却保护的要求,分别借助支气管和胸腔途径,研发了由保护气体冷却和保护液体冷却两种手段相结合的快速降温保护系统。实验结果表明:气管通气冷却只对支气管及其附近的区域有较好的降温效果,而对气管末梢及肺表面区... 针对无心跳供体肺原位冷却保护的要求,分别借助支气管和胸腔途径,研发了由保护气体冷却和保护液体冷却两种手段相结合的快速降温保护系统。实验结果表明:气管通气冷却只对支气管及其附近的区域有较好的降温效果,而对气管末梢及肺表面区域的降温效果很差;胸腔循环保护液体冷却对肺表面和内部都有不错的冷却效果,但这种方式却有可能造成肺实质的机械损伤。 展开更多

关键词 热工学 半导体制冷 快速降温 原位冷却保护 无心跳供体

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基于改进参数的粒子群算法的换热网络优化 被引量：3

14

作者 周静 崔国民 +1 位作者 彭富裕 肖媛 《能源研究与信息》 2019年第2期106-109,116,共5页

对于换热网络综合优化问题,粒子群算法能有效解决其容易陷入局部最优和无法收敛到全局最优的局限性。标准粒子群算法具有较强的随机性,可调节参数较少,不同的参数配置对算法的优化效果有显著影响。在分析粒子群算法中各参数特点的基础上... 对于换热网络综合优化问题,粒子群算法能有效解决其容易陷入局部最优和无法收敛到全局最优的局限性。标准粒子群算法具有较强的随机性,可调节参数较少,不同的参数配置对算法的优化效果有显著影响。在分析粒子群算法中各参数特点的基础上,通过合理调整参数,使该算法在连续变量优化过程中具有更好的全局收敛性能。采用4 股流体的小规模换热网络算例进行验证,优化结果表明,改进参数后的粒子群算法对计算换热网络综合问题有效。 展开更多

关键词 换热网络综合 粒子群算法 参数改进 全局收敛

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换热网络全局优化的多维峰谷轮换法 被引量：3

15

作者 许海珠 崔国民 +1 位作者 万义群 彭富裕 《能源研究与信息》 2014年第1期43-47,共5页

在峰谷轮换法的基础上提出了利用多维峰谷轮换法对以年综合费用最少为目标函数的无分流换热网络进行优化.在换热网络变量寻优过程中,首先将目标函数极小化得到一个局部极小值点,然后沿着多个方向进行变量搜索,找出最先跳出局部极小值点... 在峰谷轮换法的基础上提出了利用多维峰谷轮换法对以年综合费用最少为目标函数的无分流换热网络进行优化.在换热网络变量寻优过程中,首先将目标函数极小化得到一个局部极小值点,然后沿着多个方向进行变量搜索,找出最先跳出局部极小值点的变量组合,使得跳出局部极小值的搜索效率高于单变量的搜索效率,并可寻找到更好的换热网络结构,将极小化与跳出局部极小值点过程交替进行直至求得全局最优解.通过算例验证了该方法的可行性,且可找到比其它方法的优化结果更优的换热网络结构. 展开更多

关键词 换热网络综合 全局最优化 多维峰谷轮换

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基于正弦调整的粒子群算法应用于换热网络 被引量：2

16

作者 周静 崔国民 +1 位作者 彭富裕 肖媛 《电子科技》 2016年第4期37-40,共4页

粒子群算法在优化换热网络综合问题后期,通常陷入局部极值而无法寻到全局最优解。通过对粒子群算法中的种群大小、迭代步数、最大速度、惯性权重4个参数的正交试验,得出了惯性权重是平衡算法局部搜索和全局搜索能力的一个重要因素。在... 粒子群算法在优化换热网络综合问题后期,通常陷入局部极值而无法寻到全局最优解。通过对粒子群算法中的种群大小、迭代步数、最大速度、惯性权重4个参数的正交试验,得出了惯性权重是平衡算法局部搜索和全局搜索能力的一个重要因素。在综合分析标准PSO算法速度进化方程的基础上,提出了一种按正弦变化惯性权重的PSO算法,并利用标准测试函数验证了算法的性能。通过典型算例证明改进后的PSO对换热网络综合问题的有效性。 展开更多

关键词 粒子群算法 正交试验 正弦变化 换热网络综合

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基于温差均匀性原则的换热网络夹点设计法 被引量：2

17

作者 万义群 崔国民 +1 位作者 彭富裕 许海珠 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 2013年第6期555-560,共6页

对换热网络的传统夹点设计法进行了改进。将换热网络组合曲线分成若干段单独处理,以温差均匀性因子作为评价指标设计各段网络结构,将各段设计的结构及远离夹点处的匹配组成完整的换热网络初始结构,采用牛顿法优化初始结构的换热器单元,... 对换热网络的传统夹点设计法进行了改进。将换热网络组合曲线分成若干段单独处理,以温差均匀性因子作为评价指标设计各段网络结构,将各段设计的结构及远离夹点处的匹配组成完整的换热网络初始结构,采用牛顿法优化初始结构的换热器单元,以达到调优的目的,最终获得具有最优年综合费用的换热网络结构。通过具体算例表明,依据温差均匀性原则设计的换热网络具有较好的换热性能,且最终的年综合费用优于其他文献报导的数据,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 温差均匀性原则 换热网络 夹点

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基于结构性能连续性的模拟退火算法优化换热网络 被引量：1

18

作者 张佳仁 崔国民 彭富裕 《节能》 2013年第3期16-19,2,共4页

换热网络优化是典型的混合整数非线性问题,其整型变量的组合情况(换热网络的结构)对于其优化的走向以及局部最优解的质量具有至关重要的作用。指出换热网络的结构与性能存在连续性,并由此提出以连续性指导整型变量最优搜索的换热网络模... 换热网络优化是典型的混合整数非线性问题,其整型变量的组合情况(换热网络的结构)对于其优化的走向以及局部最优解的质量具有至关重要的作用。指出换热网络的结构与性能存在连续性,并由此提出以连续性指导整型变量最优搜索的换热网络模拟退火算法,对换热网络的结构进行最优搜索,降低换热网络的综合费用。通过对实际算例的优化,将换热网络的综合费用由1599229美元降至1581165美元。结果表明:换热网络结构与性能的连续性能指导整型变量的优化走向,保证模拟退火算法在换热网络优化过程中的可靠性。 展开更多

关键词 换热网络 结构性能连续性 模拟退火算法

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换热网络结构与性能相关性分析 被引量：1

19

作者 张佳仁 崔国民 +1 位作者 彭富裕 胡沛 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期31-35,共5页

换热网络结构对其性能有直接的决定作用,通过正交分析方法探讨了换热网络中结构与性能之间的关系,旨在实现换热网络结构与性能的定量关联。首先利用正交试验原理及流体逐一匹配的方法,分析了流体各属性及流体间不同的匹配关系对换热网... 换热网络结构对其性能有直接的决定作用,通过正交分析方法探讨了换热网络中结构与性能之间的关系,旨在实现换热网络结构与性能的定量关联。首先利用正交试验原理及流体逐一匹配的方法,分析了流体各属性及流体间不同的匹配关系对换热网络性能的影响;在此基础上,经过相关性分析,提出了换热网络结构与性能的相关因子。经过实例检验,结果表明:该因子在一定程度上能定量地反映换热网络结构与其性能的相关联系。 展开更多

关键词 换热网络 结构 换热性能 相关因子

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基于连续性的换热网络整型变量优化策略 被引量：1

20

作者 张佳仁 崔国民 彭富裕 《能源研究与信息》 2013年第3期161-166,共6页

换热网络优化是典型的混合整数非线性问题,其整型变量(换热网络的结构)的组合情况对于其优化的走向以及局部最优解的质量具有至关重要的作用.分析了换热网络结构与性能之间的连续性特征;利用最速下降法对换热网络整形变量进行初步优化... 换热网络优化是典型的混合整数非线性问题,其整型变量(换热网络的结构)的组合情况对于其优化的走向以及局部最优解的质量具有至关重要的作用.分析了换热网络结构与性能之间的连续性特征;利用最速下降法对换热网络整形变量进行初步优化以确定合适的换热器数目,生成一系列连续变化的换热网络结构;以结构序列作为优化变量,借助换热网络性能连续性原理,将多维整型变量转换为一维连续变量,对整型变量进行启发式的连续性搜索.通过具体算例求解,该方法帮助优化过程跳出了局部最优的陷阱,并得到了较好的优化结果. 展开更多

关键词 换热网络 整型变量 最速下降法 连续性

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