一种富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法与流程

技术特征：
1.一种富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法，基于ansys fluent和matlab协同仿真实现，包括如下的步骤：步骤1：在ansys fluent中基于富氧燃烧锅炉构造和尺寸，选择流体动力学模型，确定进行数值模拟计算需要输入的工况参数，确定通过数值模拟计算输出的结果，所确定的通过数值模拟计算输出的结果包括：锅炉有效利用热量、火焰中心位置、火焰最高温度和锅炉热效率四个参数；步骤2：利用matlab中的遗传算法，步骤1所确定的需要输入的工况参数，确定变量个数和限制范围，生成初始种群，并设定ansys fluent数值模拟计算中的工况参数；步骤3：在ansys fluent中构建锅炉燃烧的数值模拟计算模型，利用所构建的数值模拟计算模型开始数值模拟计算并输出计算结果；步骤4：根据步骤3输出的计算结果，在matlab中的遗传算法中构建以锅炉有效利用热量、火焰中心位置、火焰最高温度和锅炉热效率四个参数为优化目标参数的pareto前沿多目标优化模型，设定终止条件，进行多目标优化计算；步骤5：若不满足步骤4所设定的终止条件，种群产生变异，并进行交叉选择，根据已有结果筛除掉不利变异之后返回步骤3进行计算，直至满足的终止条件，结束变异，输出最优结果，获得最佳工况参数。2.根据权利要求1所述的富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法，其特征在于，步骤1中，所确定的进行数值模拟计算需要输入的工况参数包括：o2和co2的比例即k：(1-k)；一次风风量、二次风风量和三次风量的比例即a：b：(c＝1-a-b)。3.根据权利要求2所述的富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法，其特征在于，步骤4中，构建pareto前沿多目标优化模型的具体步骤如下：(1)将锅炉有效利用热量、火焰中心位置、火焰最高温度和锅炉热效率四个参数作为优化目标表示如下：f
j
,j＝1,2,3,4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，j表示优化目标参数序号，f1,f2,f3,f4分别表示锅炉有效利用热量、火焰中心位置、火焰最高温度和锅炉热效率；数值模拟计算得到的结果集表示如下：f
ij
,i＝1,2,3,
…
,n；j＝1,2,3,4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，i代表不同的种群个体，共有n个，f
i1
,f
i2
,f
i3
,f
i4
分别表示种群中不同个体的锅炉有效利用热量、火焰中心位置、火焰最高温度和锅炉热效率取值；(2)采用空气燃烧得到的锅炉有效利用热量q0、火焰中心位置h0、火焰最高温度t0和锅炉热效率η0设定为目标值，分别表示如下：(3)将目标值进行无量纲化处理，表示为对结果数据集进行无量纲化处理，表示为f
ij
；
(4)计算工况参数下的计算结果与目标值之间的接近程度，越接近目标值，则代表越接近最优结果，接近程度计算如下所示：设定终止计算值d
*
，设置终止条件为计算结果与目标值之间的接近程度d
ij
小于等于终止计算值d
*
；满足终止条件时，得到计算结果与目标值之间的最小距离；选择最小距离s
*
所对应的种群个体，以及其所对应的k、a、b和c值，获得最佳工况参数。4.根据权利要求3所述的富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法，其特征在于，步骤(3)进行目标值无量纲化处理的公式如下：5.根据权利要求4所述的富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法，其特征在于，步骤(3)进行目标值无量纲化处理的公式如下：6.根据权利要求5所述的富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法，其特征在于，终止计算值7.根据权利要求1所述的富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法，其特征在于，所选择的流体动力学模型包括n-s方程、湍流realizable k-ε模型、欧拉-拉格朗日方法随机轨道模型、两步竞争反应速率模型、p1辐射传热模型和湍流化学反应模型。8.根据权利要求1所述的富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法，其特征在于，所述的湍流化学反应模型为涡耗散edm模型。

技术总结
本发明涉及一种富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法，包括如下的步骤：在Ansys Fluent中基于富氧燃烧锅炉构造和尺寸，选择流体动力学模型，确定进行数值模拟计算需要输入的工况参数，确定通过数值模拟计算输出的结果；利用MATLAB中的遗传算法，根据所确定的需要输入的工况参数，确定变量个数和限制范围，生成初始种群，并设定Ansys Fluent数值模拟计算中的工况参数；构建锅炉燃烧的数值模拟计算模型；构建以锅炉有效利用热量、火焰中心位置、火焰最高温度和锅炉热效率四个参数为优化目标参数的Pareto前沿多目标优化模型，设定终止条件，进行多目标优化计算，获得最佳工况参数。获得最佳工况参数。获得最佳工况参数。


技术研发人员：李宁 赵建发 孙朝霞 王丽敏 白鑫 牛锦涛 刘雪玲
受保护的技术使用者：河北省特种设备监督检验研究院
技术研发日：2021.12.29
技术公布日：2022/5/17