當(dāng)你使用空調(diào)時(shí)，是否抱怨過大雪天制熱效果不好，而大熱天吹出來的風(fēng)也不涼快？可你是否考慮過一臺空調(diào)被賣到天南海北，既可能面臨冬天北方的寒冷，也可能面臨夏天南方的酷暑？還有可能同時(shí)面對冬天的寒冷和夏天的酷暑？在各種條件下都表現(xiàn)完美，不是它不想做到，而是它做不到。
在制冷過程設(shè)計(jì)中，當(dāng)兼顧制冷工質(zhì)的特性、制冷循環(huán)操作效能和不確定環(huán)境條件時(shí)，顧此失彼，計(jì)算會難以求解，這就是論文研究的不確定條件操作柔性問題。
化學(xué)工程學(xué)院祝鈴鈺教授課題組提出一種自適應(yīng)精細(xì)化網(wǎng)格可行域搜索策略，針對不確定條件下考慮操作柔性的過程與工質(zhì)聯(lián)立優(yōu)化，搜索操作柔性最大的高能效制冷工質(zhì)。
化工過程在實(shí)際操作運(yùn)行中易受到各種不確定因素的影響，而偏離最優(yōu)標(biāo)定工況。這些不確定因素主要來源于三方面：(1) 過程設(shè)計(jì)中采用模型參數(shù)的不確定性；(2) 過程內(nèi)在因素（如傳熱傳質(zhì)系數(shù)、反應(yīng)速率）的不確定性；(3) 過程外在因素（如進(jìn)料狀態(tài)、環(huán)境溫度壓力和產(chǎn)品市場需求）的不確定性。
一個(gè)化工過程系統(tǒng)的操作柔性，可以由不確定參數(shù)空間中的可行域描述。在可行域內(nèi)，隨意調(diào)節(jié)過程控制變量時(shí)，產(chǎn)品規(guī)格、經(jīng)濟(jì)性和安全性等需求始終滿足。首先確定可行域，然后在域內(nèi)進(jìn)一步由基于內(nèi)接超矩形的最大縮放因子或是基于超體積比的柔性指數(shù)定量給過程系統(tǒng)的柔性是解決問題的步驟，而其中正確、高效地描述可行域，是刻畫過程柔性的關(guān)鍵。
論文提出利用雙向鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來高效維護(hù)網(wǎng)格連通性信息的策略，采用均勻攝動采點(diǎn)方法細(xì)化定位可行域邊界。同時(shí)，該策略支持通過網(wǎng)格中可行超立方體加和直接計(jì)算可行域超體積，而不需要應(yīng)用形狀重建技術(shù)。所提出的自適應(yīng)網(wǎng)格搜索策略可以捕獲復(fù)雜的區(qū)域形狀，減少采樣成本，無隨機(jī)性。
自適應(yīng)精細(xì)化網(wǎng)格搜索策略示意
此方法在單級蒸汽壓縮制冷循環(huán)過程上進(jìn)行應(yīng)用，以操作柔性和能效雙目標(biāo)最大化，開展計(jì)算機(jī)輔助制冷工質(zhì)優(yōu)化，篩選到了基于柔性和能效雙目標(biāo)優(yōu)化的制冷劑分布。
單級蒸汽壓縮制冷循環(huán)柔性最大工質(zhì)搜索
該成果以“An adaptive refined grid search strategy for assessing operational flexibility and application on refrigerant selection”為題發(fā)表于《AIChE Journal》，論文第一作者為化學(xué)工程學(xué)院王佳遠(yuǎn)講師，第二作者為英國曼徹斯特大學(xué)Robin Smith教授，通訊作者為化學(xué)工程學(xué)院祝鈴鈺教授。
《AIChE Journal》主要報(bào)道化學(xué)工程核心領(lǐng)域以及其他相關(guān)工程學(xué)科中最重要和最新的技術(shù)研究，是國際化工領(lǐng)域影響力最高的期刊之一。
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