车载紧凑式换热器高效轻质的性能优化研究

针对当前车载锯齿型板翅式换热器在某新型车辆有限空间内传热与流动阻力性能不足、整机质量大的问题,提出了一种车载锯齿型板翅式换热器的优化方案。首先,对4种具有不同翅片参数的空气-水车载锯齿型板翅式换热器进行了实验测试,探究了已有换热器的传热与流动特性;然后,基于实验数据构建了锯齿型翅片通道的三维数值计算模型,获得了适用结构参数范围更加宽泛且拟合精度良好的换热器流动换热关联式,同时基于换热器几何结构获得了整机质量计算模型;最后,结合非支配排序遗传算法(NSGAⅡ)以及传热与流动阻力综合性能评价图,开展了车载锯齿型板翅式换热器关键翅片结构参数的多目标优化研究,给出了综合性能优异的换热器结构参数。结果表明:优化后锯齿型板翅式换热器的阻力系数降低了14.3%,综合性能评价因子增加了10.7%,整机质量减少了18.2%,实现了换热器高效轻质的优化目标。所提车载锯齿型板翅式换热器优化方案,对提升其综合性能与降低制造成本具有参考价值。

基于热集成的轻烃回收装置气体分馏系统用能优化

针对轻烃回收装置气体分馏系统进行模拟分析与用能优化,并基于Aspen Plus流程模拟,探讨了进料温度、回流比对系统能耗的影响。考虑到炼化低温余热相对富余,结合工艺分析和精馏序列优化,并改善热源、热阱的不匹配性,降低脱乙烷塔和脱丁烷塔塔底温度,提出了集成热媒水系统、热泵系统的气体分馏改进工艺以降低装置能耗,并对改进前后的能效和经济性进行了对比分析。结果表明:4种改进方案均可降低气体分馏系统能耗15.61%以上,年净效益151.80万元以上。集成热媒水系统的改进工艺㶲耗量降低0.52 MW,降幅达40.95%,年净效益400.57万元,投资回收期为0.42 a。集成直接式热泵系统的改进工艺方案改进效果最佳,过程㶲耗量降低0.67 MW,降幅达53.04%,年净效益498.18万元,投资回收期为1.41 a。

基于柔性负荷调控的楼宇空调用能优化研究

基于“碳中和”“碳达峰”等战略计划,我国电力市场也进行了多次改革,通过空调柔性负荷调控可有效实现节能减排,促进电网运行的灵活性,真正实现“能源随荷动”。本次研究立足于新能源发电、消耗的角度,分析基于资源利用,配合智能楼宇的空调用电需求,打造柔性负荷用电模式。以江苏某办公楼宇建筑为例,通过对其整体结构的分析和内部空调系统的仿真模型搭建,并对空调柔性负荷调控功能进行拆解,进一步提升空调负荷对电力的直接决策,为相关电力工程提供参考。

脱硫系统耗能优化及节能措施研究

本文针对脱硫系统的能耗问题进行研究,首先分析了脱硫系统的原理、工艺流程及现状,然后详细分析了脱硫系统中各设备的能耗,得出石膏浆液出泵、烟气脱硫塔沉降池泵和烟囱废气风机的能耗较高。在此基础上,提出了脱硫系统耗能优化策略,包括优化吸收塔浆液循环泵运行、除雾器运行、脱硫剂添加和喷雾系统,以及加强脱硫设备的维护与管理。同时,提出了节能措施,如吸收塔浆液循环泵启停优化、除雾器冲洗优化、高效脱硫剂的研究与应用等。这些研究成果可为脱硫系统的节能减排提供理论指导和实践参考。

高压螺纹插装式溢流阀综合性能优化

针对影响高压螺纹插装式溢流阀不同性能间的结构参数存在耦合、难以进行综合性能优化的问题,提出一种多目标粒子群算法对其综合性能进行结构优化。基于高压螺纹插装式溢流阀的结构特征建立启闭特性、调压偏差和稳定性数学模型,基于一阶灵敏度分析结构参数对其动态响应的影响规律,根据结构与性能间映射关系,以开启率、调压偏差、稳定性、动态响应性性能提升为优化目标,以耦合结构参数为变量,建立综合性能优化模型,通过粒子群算法以Pareto集的形式得到耦合结构参数最优解。实验结果表明:优化后的高压螺纹插装式溢流阀压力振摆降低22.7%、开启率提高1.5%、压力流量梯度降低14.58%、阀前压力超调量降低14.1%、响应时间缩短9.52%。

计及用户满意度的智慧工业园区配能优化策略

随着智能配电网的发展,工业园区也逐步向智慧化迈进。针对智慧工业园区难以充分发挥需求侧用户的响应能力,导致用能水平低、运行经济差的问题,提出一种考虑用户满意度的智慧工业园区配能优化策略。首先,提取园区内用户的负荷特性,基于用户用电行为特征,对园区可响应资源进行评估,实现园区工业用户需求响应的潜力分析及响应意愿评估。然后,引入分布式光伏及用户侧需求响应资源,建立以需求响应成本、电网购电成本、碳排放成本、设备运行维护成本之和最小为目标的工业园区配能优化模型,并采用非支配排序遗传算法对该模型进行求解。最后,选取华北某市的工业园区作为案例,验证了所提方法的有效性。

基于柔性负荷调控的楼宇空调用能优化解决方案研究

在“双碳”目标下,为了强化用户负荷与电网负荷的互动,实现电网运行模式从“源随荷动”向“源网荷储互动”转变,提出了一种楼宇空调用能优化解决方案。总结了楼宇空调负荷调控的技术现状,并重点阐述了系统架构、功能应用内容。通过对空调主机、末端设备的实时监测、管控,对空调负荷进行预测,建立空调设备优化调度模型,为空调运行优化提供依据,降低能耗。同时,在电力负荷高峰时段,可以聚合分散的用户空调负荷资源,作为柔性负荷参与电力需求调峰。

基于HYSYS和GA的天然气净化装置用能优化

为了降低含硫天然气处理过程中的能量消耗和操作成本,应用工业流程模拟软件HYSYS建立了含硫天然气净化装置工艺模型,并基于数据对象接口(Automation)技术开发了HYSYS与矩阵数值分析软件Matlab之间的接口程序,将HYSYS工艺模型作为适值函数计算的基础并入遗传算法(GA)中,从而建立了基于HYSYS模拟和遗传算法的天然气净化装置用能优化模型。应用此优化模型对川渝地区某50×104 m3/d天然气净化装置的用能进行了操作参数优化,结果表明:在保证净化气产品质量的前提下,净化装置的用能降低了12.8%,经济效益明显提高。该方法通用性强,可用于其他过程系统的操作参数优化。

SpMV的自动性能优化实现技术及其应用研究

在科学计算中,稀疏矩阵向量乘(SpMV)是一个十分重要且经常被大量调用的计算内核.由于SpMV一般实现算法的浮点计算和存储访问次数比率非常低,且其存储访问模式极为不规则,其实际运行性能往往很低.通过采用寄存器分块算法和启发式分块大小选择算法,将稀疏矩阵分成小的稠密分块,重用保存在寄存器中向量x元素,可以提高该计算内核的性能.剖析和总结了OSKI软件包所采用的若干关键优化技术,并进行了实际应用性能测试.测试表明,在实际应用这些优化技术的过程中,应用程序对SpMV的调用次数要达到上百次的量级,才能抵消由于应用这些性能优化技术所带来的额外时间开销,取得性能加速效果.在Pentium4和AMD Athlon平台上,测试了10个矩阵,其平均加速比分别达到了1.69和1.48.

对角线稀疏矩阵的SpMV自适应性能优化

稀疏矩阵向量乘(SpMV)是科学计算中常用的内核之一,其运行速率跟非零元分布相关.针对对角线稀疏矩阵,提出了压缩行片段对角(compressed row segment diagonal,CRSD)存储格式.它利用"对角线格式"有效描述矩阵的对角线分布,区别于以往通用的计算方法,CRSD通过对给定应用的对角线稀疏矩阵采样再进行特定的优化.并且在软件安装阶段,通过自适应的方法选取适合具体运行平台的最优SpMV实现.在CPU端进行多线程并行化实现时,自适应调优过程中收集的信息还被用于线程间任务划分,以实现负载平衡.同时完成CRSD存储格式在GPU端的实现,并根据GPU端计算与访存的特点进行优化.实验结果表明:在Intel和AMD的多核平台使用相同线程数的情况下,与DIA相比,使用CRSD的加速比可以达到2.37X(平均1.7X);与CSR相比,可以达到4.6X(平均2.1X).

一种基于改进模拟退火算法的程序性能优化参数搜索算法

高级程序变换是提高程序性能的重要手段,很多涉及到优化参数的选择问题,如为循环分块选择适当的分块因子。由于优化参数搜索问题本身是NP难问题,目前尚没有确定性的算法可以有效解决该问题,针对于此,将该问题转化为一个非线性全局最优化问题,提出一种基于改进模拟退火算法的程序性能优化参数搜索算法,实验结果验证了算法的有效性。

造纸过程用能优化方法及应用案例

介绍了基于模块模拟器的序贯模块法、数学规划法和能量系统"三环节"模型3种造纸过程优化方法,并分别应用于纸机干燥部的过程优化、热电联产的运行优化和整个造纸企业能量系统的全厂运行优化,实现了各自的优化目标,为造纸过程单元操作条件优化、工艺流程优化和更有效挖掘造纸过程的节能空间打下了基础。

不确定视角下产品结构性能优化设计综述与展望

目的复杂产品在工程装备、航空航天等我国优先发展的战略领域中扮演着不可替代的重要角色,在其结构设计过程中普遍存在着各种不确定性,导致产品结构性能很难实现最优,甚至出现重大故障。方法针对复杂产品设计过程中的多粒度模糊不确定、随机不确定、不完备区间不确定和高维混合不确定等特点,将不确定性理论与产品结构设计过程相结合,系统地构建了不确定视角下产品结构性能优化设计理论体系,提出了多粒度模糊不确定下产品质量特性精准提取、随机不确定下产品功能结构模块化求解、不完备区间不确定下产品结构方案多属性决策、高维混合不确定下产品关键结构可靠性优化等关键技术,并指出了产品结构性能优化设计的未来发展方向。结论此设计理论能够充分适应和利用产品设计过程的多种不确定信息,为在结构设计环节切实提升产品性能提供了有力参考。

焦化分馏塔工艺模拟与用能优化

在确保分离要求不变基础上,合理利用分馏塔过剩热量对于延迟焦化装置的"节能降耗"具有重要意义。为更加合理、充分利用装置过剩热量,以某1.65Mt/a延迟焦化装置主分馏塔为研究对象,借助Aspen流程模拟软件建立了流程模拟数学模型,分馏塔选择Petro Frac模型,气液分离罐选用Flash2绝热闪蒸模型,热力学计算方法选用GS模型,气液相的焓、熵计算采用PR方程,液相密度计算采用API法。对模型准确性进行验证,并对分馏塔取热优化影响因素进行灵敏度分析,在此基础上应用用分析方法对主分馏塔用能优化进行研究。结果表明:计算结果与现场标定值吻合较好,满足工程计算精度要求;合理增大高温位取热量,减少低温位取热量,可提高分馏塔过剩热量有效利用程度,降低分离过程用损失;在保证产品分布及质量不受影响前提下,优化调整延迟焦化分馏塔各回流取热比例,分馏塔过剩余热用提高1.07MW。

舰艇综合性能优化中的层次分析模糊综合评判方法及其程序系统开发

将层次分析与模糊综合评判方法相结合,建立一个用于工程设计方案优选和综合性能优化的新方法。开发一个实用程序系统,该系统能够通过层次分析与模糊综合评判方法的结合,以及专家和用户意见的综合,使对设计方案的分析论证及最后优选体现专家的经验和判断及用户的期望。程序结构清晰,界面友好,使用和维护、修改都十分方便。适宜于工程方案论证和优化设计中应用,也可运用于工程及社会管理系统。论文针对舰艇综合性能优化实例,讨论本方法及程序的特点和使用方法。

油品储运系统工艺参数的关联分析和用能优化措施

基于储运节能的3项基本原则,建立了储罐散热、进罐油品携入显热、外供热源维温传热及其三者之间关联的数学模型,并对油品允许储存温度(tS)、进罐温度(tI)和储罐散热系数(K)等影响储运耗能的关键工艺参数进行了灵敏度分析。以北方地区某蜡油罐为例,归纳出储运系统关键工艺参数优化设计的简易图解方法和优化用能措施:以维温热耗最小和尽可能采用低温热水替代蒸汽维温为目标,在尽可能降低油品tS的同时尽可能提高油品的tI,并进一步优化储罐的保温状况,即降低其K值。

基于安腾微处理器的程序性能优化与分析

高性能计算越来越广泛地应用到科学和工程的各个领域,但实际应用程序获得的性能并未随着机器峰值性能的提高而同比例提高,应用程序只能发挥峰值性能的5%～10%左右,而且两者的差距在扩大,程序性能优化作为解决该问题的方法之一得到了学术界的广泛关注。本文基于安腾微处理器,总结了程序优化的通用方法,给出了程序优化与分析的一般步骤。根据优化与分析步骤,首先对四个程序进行了详细的性能分析,找到性能瓶颈和重点子程序;然后分别根据四个程序的特点,采用基于Cache和指令流水线的优化技术,对程序进行了性能优化;最后给出了性能优化测试结果,分别得到8%～33%的性能提高,取得了良好的优化效果。

基于Aspen Tech的分馏塔用能优化及换热网络夹点分析

炼油工艺过程中,分馏系统的用能优化是换热网络能量优化的必然要求。以荆门石化3.5Mt/a常减压蒸馏装置为例,利用Aspen Plus和Aspen Energy Analyzer软件,对常压塔以及换热网络的用能情况进行分析,提出能量优化利用思路:变工况条件下,首先优化分馏系统操作参数,再以此为条件,优化换热网络结构,才能实现整个网络的能量优化。利用Aspen Plus软件的模型分析功能,确定了常压塔底汽提蒸汽、常压炉出口温度、中段回流以及侧线的最佳操作参数,为换热网络的夹点分析提供基础数据;在分馏塔操作优化基础上,对现有换热网络进行夹点分析,找出最优夹点温差,求得现有换热网络最高理论换热终温(317.7℃),为进一步优化换热网络提出了目标;通过建立现有换热网络的网格图,找出跨夹点换热的换热器(总共有5台),为换热网络的改进提供了方向。

低压电器机构动力学仿真及操作性能优化

对某低压电器产品的操作机构进行力学分析,获得其力学输出特性的数学表达,利用多体动力学仿真分析技术,计算了操作机构的力学输出特性和固有动作时间。在此基础上,分析其结构对操作力的影响因素,给出了降低其操作力的技术方案,并对其杆件长度比例进行了多变量、多约束条件下的仿真优化分析,给出了保证固有脱扣动作时间不变的基础上降低其操作力的结构方案。

基于弹道仿真的鱼雷性能优化方法

基于仿真的总体性能优化设计是当前复杂机电产品总体设计的新方法。鱼雷总体性能设计中涉及的学科和参数众多,为提高其打击效果,应将这些参数合理匹配。该文提出了基于弹道仿真的鱼雷总体性能优化设计方法,建立了其全弹道模型,编制了完整的弹道仿真lib库,并以弹道设计中的部分参数为例采用遗传算法进行了匹配优化测试。结果表明,该性能优化方法切实有效,可推广应用于鱼雷总体性能更多参数的优化设计中。