一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法及系统

1.本发明属于装配式建筑技术领域，涉及立式养护仓结构设计领域，特别涉及一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法及系统。


背景技术：

2.大型混凝土预制构件(pc)立式养护窑是装配式建筑领域中影响pc构件生产质量和能量损耗的关键装备，立式养护仓是养护窑的基本工作单元；在pc构件生产线上，混凝土预制构件在养护仓中经过“静停、升温、恒温、降温”四个工艺阶段，可较快地满足质量要求。
3.当前养护设备的养护系统主要有热风养护和蒸汽蒸养两类，蒸汽养护以易操作、鲁棒性好的特点成为主流。蒸汽养护设备在结构上主要有养护坑、隧道式养护窑和立式养护窑三种，养护坑的保温性好，但连续性生产率低、自动化程度低；隧道式养护仓实现了自动化连续生产的需求，但增加了占地面积；立式养护窑自动化程度高、生产率高、占地面积小，但传统养护仓为平顶多直角结构，水蒸汽和空气组成的混合流体微团触壁面后会发生变形，易在夹角处产生角涡现象，不利于内部流体的有效循环，造成养护仓内部温度分布不均。受热浮力的影响，养护仓内顶部温度高于底部，引起温度分布不均养护质量不佳。
4.目前，针对养护仓提质降耗的研究多集中于减少蒸汽泄漏量、改善混凝土配比、改进养护工艺等方式，鲜有通过对养护仓的结构进行优化设计。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的方法可用于对养护仓结构进行优化设计，能够解决现有立式养护仓结构中普遍存在的温度分布不均和能量损耗问题。
6.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明提供的一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法，包括以下步骤：
8.基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化，获得优化后的立式养护仓结构；
9.其中，所述预构建的能耗速率曲线模型的表达式为，
[0010][0011]
式中，x(t)表示x为关于自变量为t的函数，y(t)表示y为关于自变量为t的函数，t为参变量，α为曲率系数，β为尺度系数，c1为沿x轴平移系数，c2为沿y轴平移系数。
[0012]
本发明方法的进一步改进在于，所述预构建的能耗速率曲线模型的构建步骤包括：
[0013]
建立与结构相关的传热数学模型，表达式为，
[0014][0015]
式中，φ表示通过等温面上某点的总热流量，“－”表示方向，n表示沿第n个方向，共x、y、z三个方向，qn表示沿第n个方向的热流密度，an表示沿第n个方向的实际传热面面积，λ表示导热系数，t表示温度，i,j,k表示空间中三个方向的方向矢量，θ1,θ2,θ3表示实际传热面间夹角且取值范围在θ1,θ2,θ3∈(0,π]；
[0016]
建立与结构相关的流体流动数学模型，表示为，
[0017][0018]
式中，v
r2
为流体微团沿壁面方向的流动速度矢量，v
z1
为流线方向的速度矢量，θ为流线方向与壁面间的夹角；
[0019]
基于与结构相关的传热数学模型和与结构相关的流体流动数学模型，获得所述预构建的能耗速率曲线模型。
[0020]
本发明方法的进一步改进在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，
[0021]
通过调整曲率系数α实现对待优化的立式养护仓结构的热损耗和动能损耗不同偏向性选择；其中，当侧重于减小热损耗时，则减小曲率系数α的取值；当偏重于减小动能损耗时，则增加曲率系数α的取值。
[0022]
本发明方法的进一步改进在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，
[0023]
待优化的立式养护仓结构两壁面跨度为l，则通过尺度系数β将能耗速率曲线应用至两壁面宽度为l的立式养护仓结构中。
[0024]
本发明方法的进一步改进在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，
[0025]
建立立式养护仓结构的三维模型进行数值模拟寻找最优曲率系数解时，通过调整α、β、c1、c2值进行求解。
[0026]
本发明提供的一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化系统，包括：
[0027]
优化模块，用于基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化，获得优化后的立式养护仓结构；
[0028]
其中，所述预构建的能耗速率曲线模型的表达式为，
[0029][0030]
式中，x(t)表示x为关于自变量为t的函数，y(t)表示y为关于自变量为t的函数，t为参变量，α为曲率系数，β为尺度系数，c1为沿x轴平移系数，c2为沿y轴平移系数。
[0031]
本发明系统的进一步改进在于，所述预构建的能耗速率曲线模型的构建步骤包括：
[0032]
建立与结构相关的传热数学模型，表达式为，
[0033][0034]
式中，φ表示通过等温面上某点的总热流量，“－”表示方向，n表示沿第n个方向，共x、y、z三个方向，qn表示沿第n个方向的热流密度，an表示沿第n个方向的实际传热面面积，λ表示导热系数，t表示温度，i,j,k表示空间中三个方向的方向矢量，θ1,θ2,θ3表示实际传热面间夹角且取值范围在θ1,θ2,θ3∈(0,π]；
[0035]
建立与结构相关的流体流动数学模型，表示为，
[0036][0037]
式中，v
r2
为流体微团沿壁面方向的流动速度矢量，v
z1
为流线方向的速度矢量，θ为流线方向与壁面间的夹角；
[0038]
基于与结构相关的传热数学模型和与结构相关的流体流动数学模型，获得所述预构建的能耗速率曲线模型。
[0039]
本发明系统的进一步改进在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，
[0040]
通过调整曲率系数α实现对待优化的立式养护仓结构的热损耗和动能损耗不同偏向性选择；其中，当侧重于减小热损耗时，则减小曲率系数α的取值；当偏重于减小动能损耗时，则增加曲率系数α的取值。
[0041]
本发明系统的进一步改进在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，
[0042]
待优化的立式养护仓结构两壁面跨度为l，则通过尺度系数β将能耗速率曲线应用至两壁面宽度为l的立式养护仓结构中。
[0043]
本发明系统的进一步改进在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，
[0044]
建立立式养护仓结构的三维模型进行数值模拟寻找最优曲率系数解时，通过调整α、β、c1、c2值进行求解。
[0045]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0046]
本发明针对养护仓温度分布不均和能量损耗问题，提出了一种虑到节能降耗和内部流场优化的基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法，通过传热模型和流体流动模型建立能耗速率曲线对养护仓结构进行优化设计，达到提升生产效率的同时降低能量损耗的目的，实现混凝土预制构件的提质降耗，对实现装配式建筑领域的双碳目标具有重要的理论意义和工程应用价值。
附图说明
[0047]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0048]
图1是本发明实施例的一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法的流程示意图；
[0049]
图2是本发明实施例中，三维表面传热模型示意图；
[0050]
图3是本发明实施例中，传热控制面示意图；
[0051]
图4是本发明实施例中，流体微团接触壁面前后变形模型示意图；
[0052]
图5是本发明实施例中，三种曲率系数的能耗速率曲线示意图；
[0053]
图6是本发明实施例中，应用能耗速率曲线优化的养护仓结构示意图，其中，图6中(a)为曲率系数为0时的示意图，图6中(b)为曲率系数为0.5时的示意图，图6中(c)为曲率系数为1时的示意图；
[0054]
图7是本发明实施例中，混合流体平均温度随时间变化曲线示意图；
[0055]
图8是本发明实施例中，养护仓结构优化后平均温度差值示意图；
[0056]
图9是本发明实施例中，结构优化前后养护仓内部混合流体流速无纲量示意图。
具体实施方式
[0057]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0058]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0059]
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0060]
请参阅图1，本发明实施例的一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法，包括以下步骤：
[0061]
步骤(1)，建立与结构相关的传热数学模型：
[0062]
养护仓在工作时内部充满了水蒸汽和空气组成的混合流体，在养护仓内部以对流换热形式为主，在养护仓壁面处以热传导形式对外散热。
[0063]
分析养护仓内部对流换热时，假设对流换热为多个内热源的导热问题，且内热源与各换热面的温度梯度相同。依据前提假设，可建立图2所示的对流换热模型，假设某三维
空间中存在一内热源o，温差驱动内热源通过abc、abd和acd三个面与外界大气换热。由傅里叶定律可知温差相同时，物体自身的物性和接触面积可影响换热，通过研究结构因素对换热的影响，建立与养护仓结构相关的壁面传热数学模型。由傅里叶定律对于三个方向的总热流量有：
[0064][0065]
式中，φ表示通过等温面上某点的总热流量，n表示沿第n个方向，“－”表示方向，共x、y、z三个方向，qn表示沿第n个方向的热流密度，an表示沿第n个方向的实际传热面面积，λ表示导热系数，t表示温度，i,j,k表示方向矢量。
[0066]
在养护仓传热问题中，假定一个由虚拟热量流入面和实际热量流出面组成的传热控制体如图3。热流从虚拟热量流入面pq流入控制体prq内，从两个夹角为θ的实际热量流出面pr、rq流出，流入流出面积关系可建立表达式，
[0067][0068]
式中，rq、pr为传热控制体的实际热量流出面，pq为虚拟热量流入面，θ为控制体实际热量流出面间的夹角；
[0069]
最终可得与养护仓壁面结构相关的传热数学模型：
[0070][0071]
式中，φ表示通过等温面上某点的总热流量，n表示沿第n个方向，“－”表示方向，共x、y、z三个方向，qn表示沿第n个方向的热流密度，an表示沿第n个方向的实际传热面面积，λ表示导热系数，pq表示虚拟传热面面积，t表示温度，i,j,k表示方向矢量，θ1,θ2,θ3表示实际传热面间夹角，且有θ∈(0,π]。
[0072]
本发明的模型可通过θ1,θ2,θ3三个参数，将传热模型与养护仓壁面的结构形状联系起来，并对其优化提供指导；某个墙角的三个平面形成的夹角值为θ1,θ2,θ3，当夹角趋于平角时养护仓壁面结构对外的热流量最小，即热损耗最小。
[0073]
依据所建立养护仓壁面传热数学模型式(3)可分析在相同导热系数、温差和散热表面面积的情况下，通过改变散热面间夹角θ1,θ2,θ3，可改变实际壁面热流量。
[0074]
传统养护仓结构由于壁面间夹角θ1,θ2,θ3均为90
°
，依据所建立与养护仓结构相关的传热数学模型，通过增大养护仓壁面夹角角度减小热流量的方式，对养护仓结构进行优化，达到降低养护仓热损耗的目的。
[0075]
步骤(2)建立与结构相关的流体流动数学模型：
[0076]
由水蒸汽和空气组成的混合流体流动可影响养护仓内部温湿度分布的均匀性，减少动能损耗提高流场分布的均匀性有利于实现提质降耗。
[0077]
养护仓内混合流体受风压作用发生运动，流体微团在接触壁面后流动速度和流动方向会发生改变，在拐角处易形成速度脉动较小的角涡现象，引起养护仓顶部拐角处产生热流聚集，造成热量和动能的损耗。结合navier-stokes方程的散度项分析养护仓内部流体流动和养护仓结构之间的关系，如图4所示，假设某一流体微团，设其高度为dz，底面积为da。流体微团受风压进行运动，流线与壁面夹角为θ，当到达壁面时微团发生形变，由navier-stokes方程：
[0078][0079]
式中，v为速度矢量，t为时间，为散度，f为体积力，ρ为流体密度，p为压力，μ为动力粘度；
[0080]
针对其散度项有以下推导，假设在流体流入时轴向速度为v
z1
分解后垂直壁面速度为：
[0081][0082]
式中，v
z1
为流线方向的速度矢量，v
z2
为垂直于壁面的速度矢量分量，θ为流线方向与壁面间的夹角；
[0083]
沿壁面速度v
r2
由流入速度v
z1
的一个分量和流体微团接触壁面后的径向变形引起的速度变化两部分组成。根据动量守恒垂直面的位移与沿壁面的位移变化成平方倍的关系，对时间求导后数值上有2倍关系，故可得方程：
[0084][0085]
式中，v
r2
为流体微团沿壁面方向的流动速度矢量，v
z1
为流线方向的速度矢量，θ为流线方向与壁面间的夹角；
[0086]
将其视为增量，可得流体流动沿壁相速度与流入速度的矢量关系为：
[0087][0088]
式中，v
r2
为流体微团沿壁面方向的流动速度矢量，v
z1
为流线方向的速度矢量，θ为流线方向与壁面间的夹角。
[0089]
θ为流体微团流线方向与养护仓壁面间夹角角度，与养护仓的结构形状有关，依据此模型对养护仓结构结构进行优化指导，流体微团接触壁面前后速度的变化关系与壁面结构之间存在相关性，通过调整θ的取值可改善养护仓内混合流体动能损耗情况。
[0090]
步骤(3)、建立能耗速率曲线模型：
[0091]
根据所建立数学模型式(3)可知当θ趋近于180
°
时通过面的热流量最小，反之增加。当散热面夹角趋于180
°
时可视为圆弧，即在体积相同的情况下散热量较小，从保温的角度分析，采用圆的保温性更好，其数学表达式为：
[0092]
[0093]
式中，x(t)表示x为关于自变量为t的函数，y(t)表示y为关于自变量为t的函数，r为参数方程中圆的半径，t为参变量，a为沿x轴平移的单位，b为沿y轴平移的单位；
[0094]
分析所建立养护仓内部流体流动数学模型式(7)，可知流入速度与流出速度的大小关系与流线、壁面间夹角有关，且当v
z1
为常数时可推导出最速降线，即：
[0095][0096]
式中，x(t)表示x为关于自变量为t的函数，y(t)表示y为关于自变量为t的函数，r为参数方程中最速降线转动圆的半径，t为参变量，a为沿x轴平移的距离，b为沿y轴平移的距离；
[0097]
根据式(7)，在某一位置的流出速度与角度之比为常数时，从该式子可推导出曲线为最速降线，即到达某点运动的最快路径曲线为最速降线式(9)。在更广泛的工程中，通常要同时考虑保温性和对流传热的流动性，忽略曲线的沿轴平移的常数项，可以推导出能耗速率曲线表达式：
[0098][0099]
式中，x(t)表示x为关于自变量为t的函数，y(t)表示y为关于自变量为t的函数，α为曲线的曲率变化系数，β为曲线的横向尺度变化系数，t为参变量；
[0100]
考虑到更加广泛的平移特性，可得：
[0101][0102]
式中，x(t)表示x为关于自变量为t的函数，y(t)表示y为关于自变量为t的函数，t为参变量，参变量t∈[0,2π]，α为曲率系数，β为尺度系数，c1为沿x轴平移系数，c2为沿y轴平移系数。
[0103]
能耗速率曲线的曲率系数α可调整曲线的曲率，当α∈[0,0.5]时曲率变化范围较小，当α＝0时曲率为定值曲线退化为圆弧；当α∈(0.5,1]时曲率变化范围较大，当α＝1时曲线退化为最速降线。尺度系数β可调整曲线的跨度，在实际应用中，假设养护仓两壁面跨度为l，则有c1、c2分别为沿x轴和y轴的平移系数。α、β的取值可影响能耗速率曲线的形状。取两端点值α＝0、α＝1和中间值α＝0.5三种不同曲率系数进行对比分析，图5所示为尺度系数β＝1时三种曲率系数的能耗速率曲线对比图。
[0104]
在实际对养护仓结构进行优化时，可应用能耗速率曲线通过调整曲率系数α实现对养护仓的热损耗和动能损耗等不同偏向性选择，当侧重于减小热损耗时可减小曲率系数α的取值，当偏重于减小动能损耗时可增加曲率系数α的取值；通过尺度系数可将能耗速率曲线应用至两壁面宽度为l的养护仓结构中；当需要建立养护仓的三维模型进行数值模拟寻找最优曲率系数解时，可通过调整平移系数c1、c2值，以满足参数化建模的现代设
计方式。
[0105]
本发明的一个具体实施例：以某混凝土预制构件生产厂10列10层养护仓的单个养护单元为研究对象，结合混凝土预制构件的养护工艺。其长8.8m，宽5m，高7.958m，容积为350.152m3；翅片散热器长7m，宽2.9m，位于养护仓的底部对窑内养护介质进行加热；32个直径为5mm的蒸汽喷孔，相互间隔400mm，均布在养护仓两侧65％高度处，喷出蒸汽温度为180℃，湿度为95％，对仓内空气进行加热加湿；仓尾距地面1.3m处布置3个sfg2-2型耐高温防油防潮轴流风机竖直向上吹风；所研究养护叠合板密度为2500kg/m3。
[0106]
为了具体的研究应用能耗速率曲线的优势，依据其取值范围取两端极值和中间值三个系数曲线进行对比，分别为a＝0，a＝0.5，a＝1三种不同系数的曲线应用至养护仓结构中，具体操作步骤如下：
[0107]
(1)确定控制其曲率变化率的曲率系数α＝0(验证对养护仓结构进行优化后的效果，其中α取值范围为[0，1]取热损耗最小的端点值进行验证，是影响优化曲线纵向形状的重要参数)；
[0108]
(2)针对研究养护仓的实际跨度为5m，确定横向拉伸系数β，则有即(对混凝土预制构件养护仓进行优化时，β是影响优化曲线横向形状的重要参数，)；
[0109]
(3)确定沿x轴平移特性c1＝0(在使用三维软件建模时，以实际养护仓的左下角为直角坐标系基准的原点，不沿x轴左右平移)；
[0110]
(4)控制所研究养护仓容积为350.152m3，确定沿y轴平移特性分别对应为c2＝5760.36mm(在使用三维软件进行建模时，控制优化曲线与x轴围成的面积为定值39.79m2，其中宽为5m，对曲线积分，积分域为[0，5]，表达式为：解得c2＝5.76036m)；
[0111]
(5)得到养护仓的优化结构如图6中(a)所示；
[0112]
(6)确定控制其曲率变化率的曲率系数α＝0.5(验证对养护仓结构进行优化后的效果，其中α取值范围为[0，1]取中间值进行验证，是影响优化曲线纵向形状的重要参数)；
[0113]
(7)针对研究养护仓的实际跨度为5m，确定横向拉伸系数β，则有即(对混凝土预制构件养护仓进行优化时，β是影响优化曲线横向形状的重要参数)；
[0114]
(8)确定沿x轴平移特性c1＝0(在使用三维软件建模时，以实际养护仓的左下角为直角坐标系基准的原点，不沿x轴左右平移)；
[0115]
(9)控制所研究养护仓容积为350.152m3，确定沿y轴平移特性分别对应为c2＝6372.96mm(在使用三维软件进行建模时，控制曲线与x轴围成的面积为定值39.79m2，其中宽为5m，则可对曲线进行积分，积分域为[0，5]，表达式为：
[0116][0117]
解得c2＝6.37296)；
[0118]
(10)得到养护仓的优化结构如图6中(b)所示。
[0119]
(11)确定控制其曲率变化率的曲率系数α＝1(验证对养护仓结构进行优化后的效果，其中α取值范围为[0，1]取端点值进行验证，是影响优化曲线纵向形状的重要参数)；
[0120]
(12)针对研究养护仓的实际跨度为5m，确定横向拉伸系数β，则有即
[0121]
(13)确定沿x轴平移特性c1＝0(在使用三维软件建模时，以实际养护仓的左下角为直角坐标系基准的原点，不沿x轴左右平移)；
[0122]
(14)控制所研究养护仓容积为350.152m3，确定沿y轴平移特性分别对应为c2＝6763.37mm(在使用三维软件进行建模时，控制曲线与x轴围成的面积为定值39.79m2，其中宽为5m，则可对曲线进行积分，积分域为[0，5]，表达式为：
[0123][0124]
解得c2＝6.76337m；
[0125]
(15)得到养护仓的优化结构如图6中(c)所示。
[0126]
结合混凝土预制构件养护仓的实际养护工艺，在前两小时依据其养护制度进行升温，达到时间后关闭蒸汽喷孔和翅片散热器，使其自然降温，以内部平均温度变化趋势和流动速度无纲量值为评价指标，判别结构优化对养护仓性能的优化效果，养护仓的优化图7为不同结构养护仓内部传热介质平均温度随时间变化曲线，图8为优化后相较于优化前养护仓内部平均温度差，图9为不同结构养护仓内部气流速度无纲量。
[0127]
由上述实际的计算流体力学仿真结果可知，依据本实施例所述方法建立的适用于立式混凝土预制构件养护仓结构模型，针对混凝土预制构件养护仓的能量损耗和温度分布问题进行了优化。该结构模型的曲率系数α控制能耗速率曲线的曲率变化，α越接近0，热损耗量越小，α越接近1，动能损耗量越小。当α＝0时养护工艺的升温阶段结束时刻，平均温度可提高17.70℃，减少了7.64mj的热损耗，降低了16.93％的能量损耗，平均速度无纲量为0.000277提升了2.22倍；当α＝0.5时养护工艺的升温阶段结束时刻，平均温度可提高13.08℃，减少了5.65mj的热损耗，降低了12.56％的能量损耗，平均速度无纲量为0.000225提升了1.62倍；当α＝1时养护工艺的升温阶段结束时刻，平均温度可提高4.78℃，减少了2.06mj的热损耗，降低了4.58％的能量损耗，平均速度无纲量为0.000283提升了2.29倍。可以通过对减少热量损耗和降低动能损耗的不同偏重进行多目标优化，进一步找出针对特定结构的特定解；针对曲率系数β控制其更加适用于不同尺寸的结构中，使其更具通用性。
[0128]
本发明同时考虑到养护工艺、养护系统、养护质量和养护能耗等多个因素，提出了一种简单、有效、通用的立式养护仓结构模型，达到提升生产效率的同时降低能量损耗的目的，实现混凝土预制构件的提质降耗，对实现装配式建筑领域的双碳目标具有重要的理论意义和工程应用价值；基于本发明实施例可知，从降低养护仓热量损耗的角度，采用所提出
能耗速率曲线优化后的养护仓结构可降低养护过程的热损耗，在升温阶段可减少4.58％～16.93％的热量损耗；从养护仓内部温度场和流场均匀分布的角度，使用能耗速率曲线对传统养护仓结构进行优化后，养护仓内混合流体流动速率可以提升1.22～2.29倍。养护仓内流速滞缓的区域温度较低，通过改善结构可降低动能损耗，改善流场分布情况；从实际工程应用角度，所提出能耗速率曲线同时考虑能量损耗和流场分布多个影响因素，调整不同的曲率系数和尺度系数以实现对热损耗和动能损耗不同需求的偏重选择；对养护仓结构进行创新性优化设计，降低了养护仓的热损耗，提升了养护仓内部混合流体流动速度，提高了温度分布的均匀性。
[0129]
综上所述，本发明实施例公开了一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构建模方法，具体是针对混凝土预制构件生产养护过程中养护仓的能量损耗和温度分布问题，结合混凝土预制构件养护工艺的升温阶段，基于傅里叶定律研究养护仓的能量损耗问题，建立了与养护仓结构相关的壁面传热数学模型；考虑到养护仓内部温度场和流场分布的均匀性问题，根据n-s方程和动量守恒定律讨论混合流体微团与壁面碰撞前后流动速度关系，建立养护仓结构混合流体流动数学模型；依据所建立养护仓壁面相关的传热数学模型和混合流体流动数学模型，引入曲率系数α和尺度系数β提出能耗速率曲线，优化了养护仓结构。应用数值模拟的方法对养护仓结构优化前后进行对比分析，结果表明：采用所提出能耗速率曲线对养护仓结构进行优化后，曲率系数为α＝0时养护升温阶段可减少16.93％的热量损耗，曲率系数为α＝1时养护仓内部混合流体速度可提升2.29倍，该研究对实现装配式建筑领域的双碳目标具有重要的理论意义和工程应用价值。
[0130]
下述为本发明的装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于装置实施例中未纰漏的细节，请参照本发明方法实施例。
[0131]
本发明再一实施例中，提供一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化系统，包括：
[0132]
优化模块，用于基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化，获得优化后的立式养护仓结构；
[0133]
其中，所述预构建的能耗速率曲线模型的表达式为，
[0134][0135]
式中，x(t)表示x为关于自变量为t的函数，y(t)表示y为关于自变量为t的函数，t为参变量，α为曲率系数，β为尺度系数，c1为沿x轴平移系数，c2为沿y轴平移系数。
[0136]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0137]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序
指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0138]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0139]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0140]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。