【摘要】：面對(duì)頻繁發(fā)生的化工氣體泄漏事故,迅速準(zhǔn)確地定位泄漏源對(duì)救援工作的開(kāi)展具有極其重要的意義,而利用機(jī)器人有效地執(zhí)行該任務(wù)能夠?qū)⑸?cái)產(chǎn)損失降到最低。因此,有關(guān)主動(dòng)氣味源定位的研究一直得到廣泛的關(guān)注。目前有關(guān)該方面的研究大多局限于比較簡(jiǎn)單的二維環(huán)境,而發(fā)生該類事故的場(chǎng)所一般是復(fù)雜多變的。面對(duì)真實(shí)環(huán)境,機(jī)器人應(yīng)該盡量在氣體泄漏初期就以較高的精度完成氣味源定位的任務(wù)。因此,研究復(fù)雜環(huán)境下的主動(dòng)氣味源定位方法具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。本文針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的氣體擴(kuò)散和定位問(wèn)題,分別構(gòu)建了二維和三維空間內(nèi)的煙羽擴(kuò)散模型,并展開(kāi)主動(dòng)氣味源定位方法和搜索策略的研究。主要工作概括如下:首先,對(duì)氣體擴(kuò)散模型的分析是制定有效氣味源定位策略的前提條件,考慮實(shí)際環(huán)境的復(fù)雜性和煙羽的湍流特性,利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT構(gòu)建室內(nèi)通風(fēng)環(huán)境下的二維煙羽模型和三維煙羽模型,并考慮障礙物、風(fēng)速風(fēng)向等因素帶來(lái)的影響。其次,將果蠅優(yōu)化算法(fruit fly optimization algorithm,FOA)應(yīng)用于二維室內(nèi)通風(fēng)環(huán)境下的氣味源定位,提出基于固定步長(zhǎng)值果蠅優(yōu)化算法(fixed-step FOA,FS-FOA)的氣味源定位策略,通過(guò)改變仿真環(huán)境的條件,驗(yàn)證基于FS-FOA的搜索策略對(duì)未知環(huán)境中氣味源定位的可行性和有效性。然后,針對(duì)FS-FOA中采用固定步長(zhǎng)導(dǎo)致氣味源定位效率不高的問(wèn)題,提出濃度自適應(yīng)步長(zhǎng)的果蠅優(yōu)化算法(concentration-adaptive-step FOA,CAS-FOA),并將該算法應(yīng)用于復(fù)雜二維室內(nèi)通風(fēng)環(huán)境下的氣味源定位。在不同的仿真環(huán)境中,通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所提方法的有效性和優(yōu)越性。與其他氣味源定位方法相比,所提方法具有更高的成功率,且定位精度較高。最后,為了更接近真實(shí)的復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境,提出基于CAS-FOA的三維氣味源定位策略,并將該策略應(yīng)用于三維環(huán)境下的氣味源定位研究,并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該策略的可行性。
【圖文】：

[70]。該模型由Farrell和Murlis等提出，是目前在定位氣味源仿真實(shí)驗(yàn)中認(rèn)可度最高的煙羽模型，如圖2-2所示，該模型中包含一個(gè)連續(xù)的流場(chǎng)，流場(chǎng)中呈現(xiàn)了具有時(shí)變性、蜿蜒性和間歇性的二維煙羽模型。但是，，該模型中的濃度值由煙羽中心線處的濃度代替，煙羽以細(xì)長(zhǎng)的形態(tài)展現(xiàn)，這和實(shí)際的煙羽模型有著較大的差別。圖2-2 基于細(xì)絲的煙羽模型[71]Figure 2-2 Filament-based plume model[71]

碩士學(xué)位論文三維煙羽模型[72]。該模型是Sutton等對(duì)基于煙羽模型，如圖2-3所示，圖中的黑色顆�，F(xiàn)三維環(huán)境下多機(jī)器人的氣味源定位的仿和障礙物的存在，只適用于室外無(wú)障礙物
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

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本文編號(hào)：2657894