【技术实现步骤摘要】
基于改进多目标粒子群算法的船用二回路系统优化方法
[0001]本专利技术属于工程热力学、传热学以及优化
，尤其是涉及一种面向船用核动力系统的，能够基于改进多目标粒子群算法实现船用二回路系统重量、体积和有效效率的多目标优化。
技术介绍
[0002]核动力装置是将核燃料裂变产生的能量传输、分配并转换成推进船舶航行所需动力的装置。随着船舶核动力装置大功率、高推进速度的发展趋势，作为核动力装置重要组成部分之一的二回路系统的重量和体积进一步增加，严重影响系统总体性能和船舶机动性；同时由于船舶重量和空间的限制，对二回路系统的重量和体积也提出了更高的要求。因此，对核动力二回路系统重量、体积和有效效率等关键设计指标进行多目标优化设计，对于研发重量轻、体积小和有效效率高的核动力装置具有重要的科学研究意义及工程应用价值。
[0003]目前以核动力装置为优化对象的优化设计研究，多是针对系统单个设备的重量和体积进行优化，忽略了设备之间的相互制约关系，单个设备的重量和体积最优不一定能保证系统的重量和体积最优；或是针对由系统部分主要设备的...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于改进多目标粒子群算法的船用二回路系统优化方法，其特征在于，包括以下步骤：选择二回路系统运行参数和设备结构参数作为优化变量；基于改进的多目标粒子群算法对二回路系统的重量、体积和有效效率进行寻优，得到满足约束条件的Pareto最优解集和Pareto前沿；最终采用优劣解距离法从优化所得Pareto最优解集中选取相对最优解，即作为二回路系统重量、体积和有效效率多目标优化的优化方案。2.根据权利要求1所述的基于改进多目标粒子群算法的船用二回路系统优化方法，其特征在于，预先建立二回路系统数学模型，包括以下步骤：根据二回路系统构建各组成设备的数学模型；在二回路系统各设备数学模型的基础上，按照系统原理图将各设备进出口参数进行连接得到二回路系统完整数学模型；根据二回路系统完整数学模型所得的各设备实际耗汽量，进而求得二回路系统总耗汽量，计算得到反应堆功率和核动力装置有效效率，比较计算效率和假设功率所得效率是否满足精度要求，若不满足，则将反应堆功率重新赋值进行迭代计算，最终得到核动力装置有效效率以及满足系统各设备质量和能量守恒下的二回路系统的重量和体积。3.根据权利要求2所述的基于改进多目标粒子群算法的船用二回路系统优化方法，其特征在于，所述各组成设备的数学模型包括蒸汽发生器数学模型、主汽轮机数学模型、主冷凝器数学模型以及辅助设备数学模型。4.根据权利要求1所述的基于改进多目标粒子群算法的船用二回路系统优化方法，其特征在于，所述优化变量表示为：对系统有效效率有显著影响的参数包括：二回路饱和蒸汽压力P2、主汽轮机高低压缸功率比ε
p
、冷凝器压力P
c
和除氧器工作压力P
d
；对系统重量和体积有显著影响的参数包括：一回路工作压力P1、一回路冷却剂平均温度t1、蒸汽发生器传热管外径d
so
、传热管节径比x
s
、传热管内冷却剂流速u1、冷凝器冷却管外径d
co
、冷却管节径比x
c
和冷却管内冷却水流速u
c
。5.根据权利要求1所述的基于改进多目标粒子群算法的船用二回路系统优化方法，其特征在于，所述改进的多目标粒子群算法，包括以下步骤：(1)随机产生种群规模为N的初始粒子群，并计算每一个粒子的目标函数值，初始化个体最优、外部存档以及全局最优；(2)基于惯性权重和学习因子自适应调整的粒子速度更新公式更新各粒子的速度，得到新一代粒子的位置，并计算更新后每一个粒子的目标函数值；(3)基于Pareto支配关系更新个体最优和外部存档；(4)引入角度惩罚距离对外部档案中相互非劣的粒子进行取舍，以平衡存档中粒子的收敛性和分布性；(5)判断外部存档中粒子的数目是否超出预设的存档阈值。若超出，则依据自适应网格法计算各粒子的拥挤度，并根据粒子拥挤度由高到低剔除超出存档阈值的粒子数；(6)更新全...
【专利技术属性】
技术研发人员：史建新，赵家睿，李彦军，张国磊，杨龙滨，孙宝芝，宋福元，师长伟，李国龙，王灏桐，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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