【摘要】：排水管網(wǎng)是城市現(xiàn)代化建設(shè)中必不可少的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一,通常情況下,管網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)費用占排水工程總投資的70%-80%。為了不斷提高居民的生活質(zhì)量和保護(hù)生態(tài)環(huán)境,我國還將建設(shè)和改造大量的排水管道。因此,對排水管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計十分有必要。在對排水管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計過程中暴露出兩方面的問題,一是決策變量的選擇中缺乏對水力參數(shù)之間的關(guān)系的考慮和最終優(yōu)化效果的考慮;二是在選取優(yōu)化算法的過程中,因為算法本身存在缺陷和編寫程序的復(fù)雜性,并不能保證算法在優(yōu)化的結(jié)果是全局最優(yōu)。因此,本文引入了FLUENT軟件對排水管網(wǎng)的水力參數(shù)進(jìn)行分析,并改進(jìn)蟻群算法對排水管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化研究。首先基于FLUENT軟件對各種流體運動的模擬功能,建立污水在排水管道中流動的水力模型,模擬流體在排水管道中的流動狀態(tài),分析得到了排水管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范下水力參數(shù)限定范圍內(nèi)各個管段的管徑取值范圍。并在FLUENT軟件中篩選由管徑規(guī)格和市售價格組成的決策變量[(D_(min),S_(min)),(D_(max),S_(max))]作為蟻群算法的信息素矩陣,在MATLAB中編寫尋優(yōu)矩陣程序進(jìn)行迭代尋優(yōu),尋找排水管網(wǎng)各個管段的最佳管徑組合,精簡了排水管徑規(guī)模的尋優(yōu)取值空間,提高尋找各個管段的最優(yōu)管徑規(guī)格的效率。在針對平面布置給定情況下的排水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的研究中,通過改進(jìn)蟻群算法對排水管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,在分析排水管網(wǎng)約束條件和水力參數(shù)單調(diào)性的基礎(chǔ)上,以最小投資額為目標(biāo)函數(shù)建立優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型,以最終排水管網(wǎng)管材投資額度為優(yōu)化目標(biāo),直觀反映最終節(jié)省工程造價的優(yōu)化結(jié)果。本文通過改進(jìn)蟻群算法在排水管網(wǎng)優(yōu)化中的應(yīng)用,以管徑優(yōu)化為出發(fā)點,使其在對有效管徑集合中的尋優(yōu)效率更高,優(yōu)化結(jié)果更加明顯。在基于FLUENT軟件和蟻群算法對排水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的應(yīng)用過程中,引入廣安市武勝縣某工業(yè)園區(qū)排水管網(wǎng)建設(shè)項目進(jìn)行實際工程應(yīng)用,對比傳統(tǒng)查閱圖表的方法,改進(jìn)后的蟻群算法使得管材費用節(jié)省了8%,并且坡度也有所降低,減小了埋設(shè)深度,進(jìn)一步降低了工程投資費用。從而驗證了該方法的可行性、高效性和適用性。
【圖文】：

圖 1-1:水力關(guān)系圖2/31/21RInv 2/31/21. wRInQ wv 布置下進(jìn)行管道參數(shù)優(yōu)化設(shè)計時，涉及眾多的水力參數(shù)，管徑 D，流速 v，充滿度(H/ D)和坡度 I。金屬和非金屬的據(jù)集水區(qū)的人口規(guī)�？梢源_定流量 Q。分析排水管道的過同時，運用規(guī)范擬定流速、充滿度和坡度的取值范圍，還立管道中流體流動模型ENT 軟件構(gòu)建三維網(wǎng)格，在《排水工程》設(shè)計規(guī)范的設(shè)計

圖 2-1:計算流程圖小結(jié)對 FLUENT 軟件的介紹，了解了它在流體力學(xué)的模擬計算中的應(yīng)用的基本方程和求解過程。經(jīng)過對流體在流場中任取某一封閉空間進(jìn)行黏性可壓縮流體的運動特性的 N-S 方程式表述和設(shè)定流體的邊界層在流場的運動過程進(jìn)行物理性描述，并得到流體運動狀態(tài)的物理參，對排水管道建模的過程中，從可壓縮黏性流體的角度出發(fā)，輸入數(shù)，可以對污水在排水管道中的流動狀態(tài)進(jìn)行物理性描述，并件對排水管道水力參數(shù)設(shè)計的理論依據(jù)，為后面的研究提供了基礎(chǔ)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU992

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2683349