基于ANN的太陽(yáng)能集熱器熱特性仿真研究

【摘要】：集熱器出口氣流溫度及溫升的影響因素很多,有些因素不可控制,且有交互作用,采用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法模擬較復(fù)雜。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)集熱器出口氣流溫升建立仿真模型有助于優(yōu)化集熱器參數(shù),為高效集熱器的設(shè)計(jì)提供一定參考依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容如下: (1)通過太陽(yáng)能集熱器熱性能試驗(yàn),分析了太陽(yáng)能空氣集熱器出口氣流溫度與太陽(yáng)輻射、環(huán)境溫濕度及其變化量的關(guān)系,集熱器吸熱板表面溫度與集熱器長(zhǎng)度、吸熱板材質(zhì)的關(guān)系,確定太陽(yáng)能空氣集熱器出口氣流溫升的主要影響因素。 (2)利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立集熱器出口氣流溫升預(yù)測(cè)模型,得到擬合度為0.99019,最大絕對(duì)誤差為8.2013%,平均絕對(duì)百分比誤差為5.1126%?？偠贸?所建立模型預(yù)測(cè)精度較高的結(jié)論,但在某些時(shí)刻預(yù)測(cè)誤差比較大。 (3)因BP網(wǎng)絡(luò)由于初始權(quán)值選則不當(dāng)陷入局部極小點(diǎn),速度慢的缺點(diǎn),從而過早收斂,導(dǎo)致模型預(yù)測(cè)精度較低。引入改進(jìn)BP網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行建模,得到擬合度為0.9945,最大絕對(duì)誤差為2.9245%,平均絕對(duì)百分比誤差為1.9062%,結(jié)果表明,改進(jìn)BP網(wǎng)絡(luò)集熱器出口氣流溫升模型,在試驗(yàn)條件范圍內(nèi),實(shí)測(cè)值與模型預(yù)測(cè)值擬合較好,可以用改進(jìn)BP網(wǎng)絡(luò)模型較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)集熱器出口氣流溫升。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能集熱器 試驗(yàn)分析 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 改進(jìn)BP網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TK513
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 引言8-13
• 1.1 太陽(yáng)能的利用現(xiàn)狀8-9
• 1.2 太陽(yáng)集熱器概述9-11
• 1.2.1 太陽(yáng)集熱器的定義9
• 1.2.2 太陽(yáng)集熱器的分類9
• 1.2.3 介紹幾種主要集熱器9-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能集熱器及仿真研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.1 國(guó)外太陽(yáng)能集熱器及仿真研究現(xiàn)狀11
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能集熱器及仿真研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 太陽(yáng)能空氣集熱器熱性能仿真研究存在的主要問題12
• 1.5 本課題研究主要內(nèi)容12-13
• 2 太陽(yáng)能集熱器熱性能試驗(yàn)研究13-20
• 2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)13
• 2.2 試驗(yàn)裝置13
• 2.3 試驗(yàn)指標(biāo)、方案13-14
• 2.4 集熱器熱特性試驗(yàn)結(jié)果分析14-20
• 2.4.1 集熱器材質(zhì)和集熱器熱性能的關(guān)系14-16
• 2.4.2 集熱器長(zhǎng)度和集熱器溫升的關(guān)系16-17
• 2.4.3 集熱器溫升與氣流速度間的關(guān)系17
• 2.4.4 分析集熱器出口氣流溫度與太陽(yáng)能輻射、環(huán)境溫濕度的關(guān)系17-20
• 3 基于 BP 網(wǎng)絡(luò)的太陽(yáng)能集熱器出口氣流溫升建模仿真研究20-31
• 3.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)20-23
• 3.1.1 BP 神經(jīng)元及 BP 網(wǎng)絡(luò)模型20-22
• 3.1.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)函數(shù)22
• 3.1.3 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)22
• 3.1.4 基于BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的太陽(yáng)能空氣集熱器出口氣流溫升建模仿真22-23
• 3.2 程序開發(fā)語(yǔ)言的選擇及數(shù)據(jù)的預(yù)處理23-24
• 3.2.1 程序開發(fā)語(yǔ)言的選擇23-24
• 3.2.2 數(shù)據(jù)的預(yù)處理24
• 3.3 評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)模型性能的指標(biāo)24-26
• 3.3.1 評(píng)價(jià)擬合檢驗(yàn)的指標(biāo)24-25
• 3.3.2 評(píng)價(jià)外推檢驗(yàn)的指標(biāo)25
• 3.3.3 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在集熱器仿真中的運(yùn)用可行性分析25-26
• 3.4 太陽(yáng)能空氣集熱器熱性能影響因素以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確定26-29
• 3.4.1 影響集熱器熱性能主要指標(biāo)及其影響因素26
• 3.4.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入輸出因子的選擇26
• 3.4.3 激勵(lì)函數(shù)的選擇26-27
• 3.4.4 隱含層的選擇27-28
• 3.4.5 隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)的選擇28-29
• 3.5 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集熱器出口氣流溫升預(yù)測(cè)模型的學(xué)習(xí)訓(xùn)練及測(cè)試29-31
• 3.5.1 模型的訓(xùn)練29
• 3.5.2 模型的檢驗(yàn)29-31
• 4 利用改進(jìn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的集熱器出口氣流溫升建模仿真31-38
• 4.1 基本 BP 網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn)31
• 4.2 BP 算法的改進(jìn)31-34
• 4.2.1 基于優(yōu)化思想改進(jìn) BP 網(wǎng)絡(luò)31-32
• 4.2.2 優(yōu)化 BP 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)32-33
• 4.2.3 基于標(biāo)準(zhǔn) BP 的改進(jìn)方案33-34
• 4.3 改進(jìn) BP 網(wǎng)絡(luò)集熱器出口氣流溫升預(yù)測(cè)模型的學(xué)習(xí)訓(xùn)練及測(cè)試34-37
• 4.3.1 L-M 優(yōu)化算法的基本思想34
• 4.3.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確定及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的選取34-35
• 4.3.3 模型的訓(xùn)練35
• 4.3.4 模型的檢驗(yàn)35-37
• 4.4 兩種集熱器出口氣流溫升預(yù)測(cè)模型的仿真結(jié)果比較37-38
• 5 結(jié)論38-39
• 6 建議39-40
• 致謝40-41
• 參考文獻(xiàn)41-43
• 附錄43-45
• 作者簡(jiǎn)介45

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