【摘要】：排水管網是城市現代化建設中必不可少的重要基礎設施之一,通常情況下,管網基礎建設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量和保護生態(tài)環(huán)境,我國還將建設和改造大量的排水管道。因此,對排水管網進行優(yōu)化設計十分有必要。在對排水管網進行優(yōu)化設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之間的關系的考慮和最終優(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雜性,并不能保證算法在優(yōu)化的結果是全局最優(yōu)。因此,本文引入了FLUENT軟件對排水管網的水力參數進行分析,并改進蟻群算法對排水管網進行優(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設計規(guī)范下水力參數限定范圍內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)矩陣程序進行迭代尋優(yōu),尋找排水管網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優(yōu)化設計的研究中,通過改進蟻群算法對排水管網進行優(yōu)化設計,在分析排水管網約束條件和水力參數單調性的基礎上,以最小投資額為目標函數建立優(yōu)化設計的數學模型,以最終排水管網管材投資額度為優(yōu)化目標,直觀反映最終節(jié)省工程造價的優(yōu)化結果。本文通過改進蟻群算法在排水管網優(yōu)化中的應用,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)化結果更加明顯。在基于FLUENT軟件和蟻群算法對排水管網優(yōu)化設計的應用過程中,引入廣安市武勝縣某工業(yè)園區(qū)排水管網建設項目進行實際工程應用,對比傳統(tǒng)查閱圖表的方法,改進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,減小了埋設深度,進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:水力關系圖2/31/21RInv 2/31/21. wRInQ wv 布置下進行管道參數優(yōu)化設計時，涉及眾多的水力參數，管徑 D，流速 v，充滿度(H/ D)和坡度 I。金屬和非金屬的據集水區(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 軟件構建三維網格，在《排水工程》設計規(guī)范的設計

圖 2-1:計算流程圖小結對 FLUENT 軟件的介紹，了解了它在流體力學的模擬計算中的應用的基本方程和求解過程。經過對流體在流場中任取某一封閉空間進行黏性可壓縮流體的運動特性的 N-S 方程式表述和設定流體的邊界層在流場的運動過程進行物理性描述，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，可以對污水在排水管道中的流動狀態(tài)進行物理性描述，并件對排水管道水力參數設計的理論依據，為后面的研究提供了基礎
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU992

【參考文獻】

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本文編號：2683349