地下坑道暖通管線綜合優(yōu)化方法研究與設(shè)計

【摘要】： 地下坑道管線是地下坑道基礎(chǔ)設(shè)施中的生命線,它承載著各種物質(zhì)流、能源流和信息流,是地下坑道高效率,高質(zhì)量運轉(zhuǎn)的保證。管線綜合工作的質(zhì)量關(guān)系到整個地下坑道管網(wǎng)的安全性、可靠性,關(guān)系到工程的工期、建設(shè)成本、維護管理、使用效果以及能否適應(yīng)工程管線種類、數(shù)量的發(fā)展要求等,是地下坑道規(guī)劃設(shè)計工作的重要組成部分。傳統(tǒng)的管線綜合工作主要依靠設(shè)計者的經(jīng)驗手工進行設(shè)計,缺乏科學(xué)的理論分析和計算,綜合成本高、周期長。本文的目的就是研究設(shè)計管線綜合工作中最困難的暖通管線綜合布局的方法。 首先,本文在對坑道系統(tǒng)和暖通管線介紹的基礎(chǔ)上建立了地下坑道和管線的模型,以及布置管線時應(yīng)遵循的性能約束和幾何約束模型。并根據(jù)這些約束定義了優(yōu)化求解的目標(biāo)函數(shù)——廣義的重疊面積,并詳細描述了不同情況下重疊面積的計算方法。 然后通過對現(xiàn)行的暖通管線設(shè)計流程的分析,提出了簡化分支坑道,在對主坑道進行橫截面布局時綜合考慮它的所有分支坑道內(nèi)管線,然后將主坑道內(nèi)的布局作為約束來限制分支坑道內(nèi)管線的位置等改進思想,將暖通管線綜合問題集中到在各坑道內(nèi)進行截面布局的問題上。針對坑道和管線系統(tǒng)的特點,選用了改進的遺傳算法,利用確定性采樣選擇、基于適應(yīng)度值啟發(fā)的算術(shù)交叉、非均勻變異構(gòu)造遺傳算子,采用適合局部搜索的模擬退火算法在分支坑道內(nèi)無法消除沖突時重新對主坑道內(nèi)管線布局進行調(diào)整,最后給出了管線綜合布置的操作流程。 在文章的最后,采用MATLAB編程對一個算例進行了仿真運算,最后的結(jié)果表明,本文所設(shè)計的遺傳算法切實可行,有較高的搜索效率,從而驗證了本文的研究成果具有一定的理論和現(xiàn)實意義。 【關(guān)鍵詞】：暖通管線 重疊面積 截面布局 遺傳算法 模擬退火
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TU990.3
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 問題的提出8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 布局問題的建模方法9-11
• 1.2.2 布局問題求解算法11-14
• 1.3 論文的主要工作14-15
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)15-16
• 第二章 地下坑道暖通管線綜合設(shè)計問題建模16-32
• 2.1 地下坑道暖通管線系統(tǒng)16-18
• 2.1.1 地下坑道16-17
• 2.1.2 暖通管線的組成和布置原則17
• 2.1.3 暖通管線布置的主要約束17-18
• 2.2 布局實體建模18-20
• 2.2.1 坑道建模18-19
• 2.2.2 管線建模19-20
• 2.3 管線約束建模20-21
• 2.3.1 性能約束20
• 2.3.2 幾何約束20-21
• 2.4 目標(biāo)函數(shù)的求法21-31
• 2.4.1 概述21-22
• 2.4.2 管線之間的重疊面積22-24
• 2.4.3 管線與吊架之間的重疊面積24-25
• 2.4.4 管線與坑道之間的重疊面積25-30
• 2.4.5 管線與不可布置區(qū)域的重疊面積30
• 2.4.6 管線的重疊面積30-31
• 2.5 小結(jié)31-32
• 第三章 暖通管線設(shè)計策略的分析與改進32-36
• 3.1 地下坑道暖通管線設(shè)計策略分析32-33
• 3.2 地下坑道暖通管線設(shè)計策略改進33-35
• 3.2.1 坑道系統(tǒng)簡化34
• 3.2.2 主要改進思想34-35
• 3.3 小結(jié)35-36
• 第四章 暖通管線綜合算法設(shè)計36-44
• 4.1 引言36
• 4.2 遺傳算法簡介36-38
• 4.2.1 遺傳算法的特點36-37
• 4.2.2 遺傳算法的描述37
• 4.2.3 遺傳算法的應(yīng)用步驟37-38
• 4.3 基于遺傳算法的截面布局38-42
• 4.3.1 編碼38-39
• 4.3.2 適應(yīng)度函數(shù)39
• 4.3.3 選擇算子39-40
• 4.3.4 交叉算子40-41
• 4.3.5 變異算子41-42
• 4.4 基于模擬退火的迭代策略42-43
• 4.5 小結(jié)43-44
• 第五章 暖通管線綜合算法仿真實現(xiàn)44-49
• 5.1 引言44
• 5.2 算法實現(xiàn)44-47
• 5.3 算例及結(jié)果47-48
• 5.4 小結(jié)48-49
• 第六章 總結(jié)與展望49-51
• 6.1 論文工作總結(jié)49
• 6.2 進一步研究展望49-51
• 致謝51-52
• 參考文獻52-55

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