[發(fā)明專利]一種基于能耗速率曲線的立式養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法及系統(tǒng)

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• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN115048610A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡安江;劉鋒偉;蔡其聰;高倩文
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;B28B11/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發(fā)明公開了一種基于能耗速率曲線的立式養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：基于預(yù)構(gòu)建的能耗速率曲線模型，對待優(yōu)化的立式養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，獲得優(yōu)化后的立式養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)。具體的，本發(fā)明針對養(yǎng)護(hù)倉溫度分布不均和能量損耗問題，提出了一種慮到節(jié)能降耗和內(nèi)部流場優(yōu)化的基于能耗速率曲線的立式養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，通過傳熱模型和流體流動模型建立能耗速率曲線對養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到提升生產(chǎn)效率的同時降低能量損耗的目的，實現(xiàn)混凝土預(yù)制構(gòu)件的提質(zhì)降耗，對實現(xiàn)裝配式建筑領(lǐng)域的雙碳目標(biāo)具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于裝配式建筑技術(shù)領(lǐng)域，涉及立式養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種基于能耗速率曲線的立式養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

大型混凝土預(yù)制構(gòu)件(PC)立式養(yǎng)護(hù)窯是裝配式建筑領(lǐng)域中影響PC構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量和能量損耗的關(guān)鍵裝備，立式養(yǎng)護(hù)倉是養(yǎng)護(hù)窯的基本工作單元；在PC構(gòu)件生產(chǎn)線上，混凝土預(yù)制構(gòu)件在養(yǎng)護(hù)倉中經(jīng)過“靜停、升溫、恒溫、降溫”四個工藝階段，可較快地滿足質(zhì)量要求。

當(dāng)前養(yǎng)護(hù)設(shè)備的養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)主要有熱風(fēng)養(yǎng)護(hù)和蒸汽蒸養(yǎng)兩類，蒸汽養(yǎng)護(hù)以易操作、魯棒性好的特點成為主流。蒸汽養(yǎng)護(hù)設(shè)備在結(jié)構(gòu)上主要有養(yǎng)護(hù)坑、隧道式養(yǎng)護(hù)窯和立式養(yǎng)護(hù)窯三種，養(yǎng)護(hù)坑的保溫性好，但連續(xù)性生產(chǎn)率低、自動化程度低；隧道式養(yǎng)護(hù)倉實現(xiàn)了自動化連續(xù)生產(chǎn)的需求，但增加了占地面積；立式養(yǎng)護(hù)窯自動化程度高、生產(chǎn)率高、占地面積小，但傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)倉為平頂多直角結(jié)構(gòu)，水蒸汽和空氣組成的混合流體微團(tuán)觸壁面后會發(fā)生變形，易在夾角處產(chǎn)生角渦現(xiàn)象，不利于內(nèi)部流體的有效循環(huán)，造成養(yǎng)護(hù)倉內(nèi)部溫度分布不均。受熱浮力的影響，養(yǎng)護(hù)倉內(nèi)頂部溫度高于底部，引起溫度分布不均養(yǎng)護(hù)質(zhì)量不佳。

目前，針對養(yǎng)護(hù)倉提質(zhì)降耗的研究多集中于減少蒸汽泄漏量、改善混凝土配比、改進(jìn)養(yǎng)護(hù)工藝等方式，鮮有通過對養(yǎng)護(hù)倉的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于能耗速率曲線的立式養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法及系統(tǒng)，以解決上述存在的一個或多個技術(shù)問題。本發(fā)明提供的方法可用于對養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，能夠解決現(xiàn)有立式養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)中普遍存在的溫度分布不均和能量損耗問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種基于能耗速率曲線的立式養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，包括以下步驟：

基于預(yù)構(gòu)建的能耗速率曲線模型，對待優(yōu)化的立式養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，獲得優(yōu)化后的立式養(yǎng)護(hù)倉結(jié)構(gòu)；

其中，所述預(yù)構(gòu)建的能耗速率曲線模型的表達(dá)式為，

式中，x(t)表示x為關(guān)于自變量為t的函數(shù)，y(t)表示y為關(guān)于自變量為t的函數(shù)，t為參變量，α為曲率系數(shù)，β為尺度系數(shù)，C₁為沿x軸平移系數(shù)，C₂為沿y軸平移系數(shù)。

本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述預(yù)構(gòu)建的能耗速率曲線模型的構(gòu)建步驟包括：

建立與結(jié)構(gòu)相關(guān)的傳熱數(shù)學(xué)模型，表達(dá)式為，

式中，Φ表示通過等溫面上某點的總熱流量，“－”表示方向，n表示沿第n個方向，共x、y、z三個方向，q_n表示沿第n個方向的熱流密度，A_n表示沿第n個方向的實際傳熱面面積，λ表示導(dǎo)熱系數(shù)，T表示溫度，i,j,k表示空間中三個方向的方向矢量，θ₁,θ₂,θ₃表示實際傳熱面間夾角且取值范圍在θ₁,θ₂,θ₃∈(0,π]；

建立與結(jié)構(gòu)相關(guān)的流體流動數(shù)學(xué)模型，表示為，