基于模糊方法的流體管網(wǎng)水力計算及可視化研究.pdf

1、隨著工業(yè)化和城市化進程的加快，對流體網(wǎng)絡理論的研究越來越受到相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者的重視，并取得了許多新的成果。然而，由于城市規(guī)模的不斷擴大以及人民日常生活水平的日益提高，所需流體管網(wǎng)的規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復雜，管段數(shù)和環(huán)數(shù)也不斷增多，要想準確、迅速的完成管網(wǎng)水力計算，滿足工程所需，必須借助電子計算機和程序。另外，當一個系統(tǒng)復雜性增大時，我們使它精確化的能力將減小，因為復雜的系統(tǒng)是難以進行精確的設(shè)計和控制的，這就產(chǎn)生了復雜性與精確性的矛盾。本

2、課題針對上述問題，引入模糊集理論，探討了管網(wǎng)分析的模糊方法，力圖對現(xiàn)有的流體管網(wǎng)分析方法進行改善，減少主觀因素對其分析結(jié)果的影響。進而，基于混合編程的優(yōu)點，結(jié)合開放式數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)(ODBC)，利用現(xiàn)有流體管網(wǎng)水力計算的FORTRAN程序源代碼，開發(fā)流體管網(wǎng)模擬計算可視化軟件。 首先，在總結(jié)現(xiàn)有流體管網(wǎng)水力計算方法的基礎(chǔ)上，引入模糊數(shù)的概念，探討如何運用模糊方法對流體管網(wǎng)進行模擬分析，經(jīng)過數(shù)學推導和理論分析，提出管網(wǎng)水力計算模糊

3、化的數(shù)學模型，并給出其具體求解方法。 其次，利用模糊控制理論對標準遺傳算法進行改進，設(shè)計了一個動態(tài)控制交叉概率和變異概率的模糊控制器，加快算法的收斂速度，并以熱水供暖管網(wǎng)系統(tǒng)為例，對其進行設(shè)計優(yōu)化，優(yōu)化其管徑組合，并編制相應的解算程序。 最后，以現(xiàn)有的管網(wǎng)水力計算模型作為特例，運用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)(OOP)，加入上述推導的模糊數(shù)學模型，開發(fā)流體管網(wǎng)模擬計算可視化軟件，主要實現(xiàn)對一般流體管網(wǎng)系統(tǒng)的水力計算、調(diào)節(jié)優(yōu)化，以及

4、模糊環(huán)境下管網(wǎng)的模擬分析等；針對通風系統(tǒng)，實現(xiàn)礦井通風網(wǎng)絡的流量分配、網(wǎng)絡優(yōu)化、井下巷道的溫濕度分布、火災預測等解算功能；此外，還要實現(xiàn)對流體管網(wǎng)組件屬性信息的可視化管理。 本文將模糊集理論應用到流體管網(wǎng)分析中，為解決含有不確定性輸入?yún)?shù)的管網(wǎng)模型仍能采用原有的數(shù)值解法進行求解提供了一條簡捷而有效的途徑。經(jīng)實際工程模擬分析表明，開發(fā)的可視化軟件能夠滿足流體管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡圖的繪制要求，軟件的分析處理能力能夠滿足實際工程精度需要。該可