基于PEST的高坝枢纽区岩体稳态渗流场反演分析

在水利水电工程中,岩体的渗透系数是开展渗流分析计算的必要参数,其取值的准确与否会对模拟结果产生直接影响.以流量与渗压两类常用的渗流场监测数据构建目标函数,结合在地下水模型参数优化中广泛使用的PEST自动优化算法,采用含自适应罚函数的Signorini变分不等式的渗流分析方法,对渗流分析的主要参数展开反演分析.基于简单二...     

基于群智能优化算法的土壤水动力参数反演

土壤水动力参数是模拟田间土壤物质传输过程的基本参数,准确确定土壤水动力参数对实现农田生境精准调控具有重要意义。基于一维垂直入渗试验数据,采用代数方法和数值方法,构造3个不同的目标函数,并分析鲸鱼优化算法和灰狼优化算法反演Brooks-Corey-Mualem模型参数的适用性。结果表明：通过选择合适的目标函数,两种群智能优化算法均可用于反演土壤水动力参数。在代数方法中,鲸鱼优化算法在目标函数2下(由累积入渗量、入渗时间、含水率构成的相对误差)固定参数θ_r、θ_s优化得到的土壤水动力参数误差最小,反演参数得到的累积入渗量、入渗率、含水率的相对误差都在9.74%以下,决定系数都在0.904 0以上,反演时间为70 s;在数值方法中,灰狼优化算法在目标函数3下(由累积入渗量、湿润锋深度、含水率构成的相对误差)固定参数θ_r、θ_s优化得到的参数误差最小,反演参数得到的累积入渗量、入渗率、含水率的相对误差都在2.53%以下,决定系数都在0.991 7以上,反演时间为115 s。因此,代数方法所用时间短、精度相对较低...     

基于ANSYS的混凝土坝优化设计

根据混凝土坝的几何特征和设计要求确定优化设计变量、约束条件和目标函数,提出基于ANSYS软件的参数化设计语言（APDL）来编制程序,以实现混凝土坝的有限元体形优化设计。不同坝体都有反映其几何形状的特征参数,把这些特征参数作为设计变量,在有限元程序中由这些设计变量和一些已知参数建立坝体和相应地基的有限元模型,并把坝体体积作为目标函数,然后调用ANSYS软件的优化模块,以有限元模型为基础,根据约束条件不断对设计变量进行调整计算,直到坝体体积最后收敛于某一极小值,此时这一目标函数所对应的设计变量即为最优解,从而实现混凝土坝的体形优化设计。在实例中按照这种设计思路,分别对重力坝和拱坝进行了优化设计,计算结果表明该优化设计方法直观、合理。     

基于ACO-SVR的混凝土坝变形监控模型

近年来,支持向量机(SVM)在建立大坝安全监控模型中得到了广泛应用,但其拟合精度和泛化能力取决于模型核参数σ和惩罚因子C的选取。以最小k-fold交叉验证误差为目标,用蚁群路径优化选择的节点值体现,并选择支持向量回归机中的核参数σ和惩罚因子C。以此建立了基于蚁群算法优化支持向量回归机(ACO-SVR)的混凝土坝变形监控模型。通过工程案例研究,结果表明:该方法在参数优化方面具有较快的寻优速率,用于混凝土坝变形监控的建模研究精度较高,具有广泛的适用性。     

基于Kriging模型的重力坝结构优化

为解决优化算法与有限元分析直接结合对坝体结构进行优化带来的计算量大、效率低的问题,以某混凝土重力坝非溢流坝段为分析对象,分别构建坝体安全系数、横断面最大宽度及横断面面积Kriging模型;结合遗传算法,以坝体横断面面积最小为优化目标对坝体进行优化。在此基础上,应用功能梯度材料思想对最优断面材料分区,使坝体关键部位应力分布更加合理。研究结果表明:(1)Kriging模型的计算精度满足工程设计要求,基于Kriging模型的优化算法较原算法大幅度缩短优化时间;(2)优化后坝体断面面积减小14.02%;(3)坝踵处采用弹性模量为14 GPa混凝土,坝趾处采用弹性模量为25.5 GPa混凝土且弹性模量梯度不大于11.5 GPa,有利于坝体应力分布,具有一定的工程应用价值。     

基于蚁群算法的含水层参数识别方法

含水层参数的确定,是进行地下水资源科学管理的基础和关键。针对传统一些求参方法的缺点,提出了基于蚁群算法的含水层参数识别方法,并给出了实施该方法的具体步骤。以无界承压含水层井流模型为例,讨论了蚁群算法在含水层参数反演中的应用。实例分析结果表明,蚁群算法在确定含水层参数的优化问题中不仅可行,而且具有求解精度高和鲁棒性强等特点,显示了蚁群算法在水科学优化问题中的应用前景。     

基于差分理论的混凝土 温度参数反演模型的GA算法研究

混凝土温度参数对于混凝土温控防裂具有重要意义,采用差分算法,对混凝土温度场进行仿真计算,依据实测温度数据,对仿真计算进行误差分析,并建立基于实测数据的反演模型,针对反演模型的具体特性,构建了GA算法,通过反演模型的求解计算,可以确定更符合实际情况的混凝土温度参数,从而为混凝土温度参数的合理确定以及后续温控计算提供参考.     

基于复合多目标方法的灌区水资源优化配置

针对传统灌区水资源多目标模型求解过程中难以兼顾多维配置要求的问题,基于目标协调度、可持续发展指数、目标实现度3个指标提出了一种复合多目标方法。为验证该方法有效性,以甘肃省黑河中游17个灌区间水资源优化配置为例,以经济效益、社会效益、生态效益为目标函数构建多目标优化模型,并分别使用传统方法与复合多目标方法进行求解。结果表明,使用复合多目标方法所获得的优化配置方案可以将灌溉水利用系数提高5.42%~7.57%。结果验证了传统多目标模型在协调多个冲突目标方面较单目标模型有显著优势,而复合多目标方法所获得的优化方案更能体现决策者对研究区域种植业发展与灌区水资源配置的多元要求。     

智能算法反演土壤水分特征曲线参数的应用

确定土壤水分曲线参数向来是讨论土壤水分和盐分运移的重要前提。用传统方法求非线性优化问题时,难免会出现不易收敛、费时、容易找到错误解等不利局面。现代发展起来的智能优化算法,很好地解决了这些不足。基于模仿生物生理特点和生物适应属性而开发的萤火虫算法、粒子群算法等仿生算法、基于条件概率的层次贝叶斯方法和基于同化数据原理的集合卡尔曼滤波算法都具有很强的优化能力和寻优效率。将这些新算法应用在反演土壤水分曲线参数的结果表明,智能算法完全可以用于求解该问题,而且以较快速度收敛,迅速找到最优解。从这些算法应用和效果来看,智能算法在土壤水分参数反演这一领域有广泛的应用前景。     

基于MOSCEM-UA的水文模型多目标参数优化研究

水文模型校准经验表明,单一目标函数不足以准确预报观测数据的所有特征。为解决这一问题定义多个目标函数用于度量系统模拟的不同方面,并根据多标准优化确定pareto非支配最优解。提出高效的MOSCEM-UA算法能够解决水文模型的多目标优化问题,MOSCEM是对SCE-UA全局优化算法的一种改进,它使用pareto非劣解概念而不是直接对单目标函数评估,pareto解集将最初的点群发展为一组解决源方案的稳定分布。通过对流域场次洪水的模拟,进行单目标与多目标模拟方案对比,从而选出较优的多目标优化的模型参数。结果表明,采用多目标最优非劣解准则选取最优解使筛选结果更具准确性和可靠性,为水文模型参数优化率定提供了较为综合的方法。     

基于遗传算法的离心泵叶片水力性能优化

建立了一种基于遗传算法的离心泵叶片型线水力性能优化方法。区别于传统优化方法,此方法通过CFD技术求解离心泵叶片的水力性能,以离心泵水力效率及理论扬程作为优化目标进行多目标优化。包含3个主要步骤: 基于蒙面法和三次B样条曲线的三维叶片型线参数化;基于NUMECA商用软件的计算域网格划分及流场求解;基于多目标遗传算法的全局优化。应用此方法对某单级单吸蜗壳离心泵水力性能进行了多目标优化,优化结果表明离心泵水力效率及理论扬程分别提高了     

基于浮点编码遗传算法的钢闸门主梁优化设计

针对目前钢闸门结构优化设计中存在的问题，建立了钢闸门主梁多目标优化的数学模型，提出了将浮点编码遗传算法与最小偏差法相结合，并将其应用到平面钢闸门主梁的多目标优化设计中，以主梁的重量，主梁抗弯截面模量与截面积的比值为目标函数进行了优化设计。优化结果表明，此方法能够克服传统优化算法极易陷入局部最优的缺点，而且收敛速度快，计算精度高。     

高速6—PSS并联机器人参数优化设计

针对高速6-PSS并联机器人尺寸参数多、动态性能复杂等特点,提出一种以工作空间为基础、动力学特性为优化目标的多目标优化方法。首先构建机构运动学方程,并利用拉格朗日法构建动力学模型,对机构的约束条件及工作空间进行分析,确定尺寸参数的搜索范围。然后,分析各个尺寸参数对关键动态性能的影响趋势,综合分析计算结果并提出优化目标函数。最后,通过优化数学模型计算,得到并联机器人尺寸参数最优解。通过仿真验证,对比优化前后驱动力、速度、功率等动态性能参数值,结果表明了优化算法的有效性和正确性,可为高速并联机构的参数设计提供一种有效的优化方法。     

基于遗传算法的离心泵叶片水力性能优化

建立了一种基于遗传算法的离心泵叶片型线水力性能优化方法.区别于传统优化方法,此方法通过CFD技术求解离心泵叶片的水力性能,以离心泵水力效率及理论扬程作为优化目标进行多目标优化.包含3个主要步骤: 基于蒙面法和三次B样条曲线的三维叶片型线参数化;基于NUMECA商用软件的计算域网格划分及流场求解;基于多目标遗传算法的全局优化.应用此方法对某单级单吸蜗壳离心泵水力性能进行了多目标优化,优化结果表明离心泵水力效率及理论扬程分别提高了0.35%和0.944%.     

基于改进模拟退火算法反演水文地

水文地质参数的反演是一个复杂的非线性优化问题，针对标准模拟退火算法收敛速度慢的缺陷，提出了反演水文地质参数的改进模拟退火算法。采取了设置内阀值、增加约束条件和记忆功能等措施，以提高标准模拟退火算法的收敛速度。实例分析结果表明，改进模拟退火算法在水文地质参数反演和含水层隔水边界的识别问题中不仅是可行的，而且求解精度较高。同时，结合实例的结果分析并给出了影响算法收敛性能的几个因素。     

基于二层规划理论的水文模型参数识别研究

流域水文模型有效应用的关键之一是参数识别,但由于水文模型存在高度敏感性参数以及参数之间的高度相关性增加了模型参数识别难度。本文以新安江模型为例,在分析参数敏感性和相关性的基础上,建立了基于二层规划理论的参数识别模型,研究了二层规划问题的求解算法,并进行了天福庙水库径流模拟的实例研究。通过与SCE-UA、PSO、PMSE-PSO和SMSE-PSO优化单目标函数的结果比较,可以看出,基于二层规划理论的新安江模型参数优选方法具有较高的预报精度,是一种有效可行的水文模型参数优选方法。     

基于性能满意度的产品配置与变型设计范围界定算法

提出了产品配置与变型设计分界点的概念,将产品性能与客户满意度相结合构建优化目标函数,并设计了由性能评价指数判断分界点和由性能相似度判断需变型零部件的判别方法。然后以产品性能最优为目标,设计了基于遗传算法的多目标优化求解算法,并给出了分界点判断的具体流程。最后进行了实例验证,结果表明所提出的方法能够有效解决分界点的判断问题。     

基于多目标优化的产品协同开发任务调度研究

针对目前产品开发任务调度研究的不足,提出了基于多目标优化的产品协同开发任务调度理论,并在此基础上提出了多目标优化调度的综合指标确立方法;针对调度问题的求解特点,提出了基于混合微粒群算法的任务调度算法;最后,运用上述理论和算法,给出了具体实例的计算结果,并把该结果和单目标优化调度的结果相比较,说明了基于多目标优化的产品协同开发任务调度算法的可行性和优越性.     

基于Bingham模型的新拌自密实混凝土流变参数反演研究

目前测定新拌自密实混凝土流变参数的方法均存在各自的缺点,为了方便准确的给定流变参数,提出了新拌自密实混凝土流变参数正法反演的理论和方法：假定其流变模型为宾汉姆模型,将改进L-箱试验作为已知输入,新拌自密实混凝土在不同时间点的流动形态作为已知的输出,利用计算流体力学方法计算流动形态,加权最小二乘法建立目标函数,结合改进L-箱试验数据,采用坐标轮换法进行反演,得到了符合新拌自密实混凝土流动性的流变参数。     

面向生态的黑河中游模糊多目标水资源优化配置模型

以黑河中游为例,构建面向生态的单目标(模型一)和多目标(模型二)水资源优化配置模型,并进行对比分析。其中,单目标模型的目标函数是农业和生态产生的经济价值最大;多目标模型的生态目标是生态供水满意度最大,经济目标是农业产值最大。为了保证生态用水,模型中引入0-1整数规划来优化传统灌溉和节水灌溉的种植面积,同时,考虑到模型参数的不确定性,将模糊数引入到已建模型中。分别对2个模型求解,得到从不同角度出发的各个计算单元的水资源优化配置结果,为当地的生态保护提供了有力的决策支持。