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层叠式锂离子电池展向温度分布的分析解及基于分析解的热设计优化
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吴彬 李哲 张剑波《中国科学(E辑)》,2014年第11期
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大型锂离子动力电池的热相关问题是限制其在电动汽车上大规模应用的主要问题之一.单体电池的热模型是进行电池热设计、改善电池热特性的重要工具.根据热模型的求解方法,可分为数值解和分析解两类.在现有文献的研究中,数值解占据了主要地位.但是,分析解因具有计算量小、可实现设计变量的全局优化等优点,在电池热设计和电池组热管理系统中可发挥重要作用.例如,在电池热设计中,分析解可全面考察多个设计参数连续变化下对电池热特性的影响,以进行多设计参数下的全局优化.本文首先对一款大型层叠式锂离子电池进行了数值热模拟和实验验证,数值热模拟的结果与多枚热电偶的实验测量结果吻合良好;然后,基于数值热模拟的结果提取了层叠式电池温度分布和产热率分布的主要特点,进而假设温度呈展向平面分布、产热率均匀分布;针对简化后的电池热问题,利用双重积分变换方法提出了分析解;最后,使用分析解开展了电池的热设计优化工作,讨论了不同电芯尺寸和极耳布置方案下的电池热特性.
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2.
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建筑群风环境分层优化策略
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冯博 邱新法 李梦溪 谢彬 韦翔鸿 朱晓晨《科学技术与工程》,2019年第19期
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为改善建筑群风环境,通过数值模拟技术研究了原始建筑群的风环境情况,并通过分层优化方法改善建筑群的风环境。结果表明,利用分层优化方法对原始建筑群风环境进行优化,使整个研究区域1. 5 m高度处平均风速获得提升效果,风速低于1 m·s-1和高于5 m·s-1的区域面积缩小。可见,分层优化方法有效地改善了建筑群的风环境状况,使行人高度处的风速达到满足人体舒适度的合理阈值。
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3.
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基于FAHP模型的苏州市旅游气候与客流量评价分析
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刘子豪 黄建武 孔德亚 王维高《河南科学》,2018年第7期
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利用苏州市气象观测站点1987—2016年逐日气象资料,分别对人体舒适度指数、风寒指数、温湿指数和着衣指数进行分级赋值,运用FAHP(Fuzzy Analytic Hierachy Process,模糊层次分析法)计算各指数权重,建立一个新的气候舒适度指数评价模型,分析苏州市旅游气候舒适度的年内变化及持续时间,大致呈"M"形,3—5月以及10—11月舒适度最高;通过对气候舒适度以及特殊因子的数值化处理,结合OLS(最小二乘法)构建模拟模型来分析苏州市30年入境客流量月指数与气候舒适度之间的相关性.结果显示:苏州入境客流量月指数与气候舒适度之间的弹性系数达0.629,二者存在显著的正相关关系.
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4.
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几何约束问题求解的方向可选指数进制步长优化算法
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周友行 张建勋 董银松 韦衍《中南大学学报(自然科学版)》,2011年第42卷第5期
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针对参数化设计中的复杂几何约束求解问题,提出1种可选指数进制变步长数值求解优化算法.在给定的优化目标下,采用指数进制变步长,对每个设计参数变量进行"前进、后退、保持一步"的方向选择式试探判断,即算法每迭代循环1次,误差以指数方式进行递减,变量则逐渐逼近先前设定的参数目标.利用该优化算法,求解相切圆填充和正二十面体优化2个经典的几何优化问题.研究结果表明:该算法稳定性强,收敛速度快,求解精度高并对初始值不敏感;该算法能够求解多变量复杂参数化设计问题,并不受优化变量个数的影响;利用方向可选指数变进制变步长优化算法能有效解决二维和三维空间内的参数化几何约束优化问题.
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5.
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基于模块性指标优化的层次聚类算法
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王娜 杜海峰 王孙安《世界科技研究与发展》,2009年第31卷第5期
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层次形成的正确性决定了层次聚类的质量，通常围绕对象类内类间关系评价实现。本文基于聚类目标，综合考虑类内类问关系，借鉴网络分析中模块性评价准则，设计用于层次聚类的模块性指标，并采用自底向上合并的途径实现指标优化从而完成聚类，提出一种基于模块性指标优化的层次聚类算法。仿真试验表明，和谱聚类算法相比，本文介绍的算法实现简单，能以较少的计算代价，准确地获得样本特征，实现聚类。
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6.
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北京市不同下垫面类型对热岛效应及人体舒适度的影响
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徐心馨 李小娟 孟丹《首都师范大学学报(自然科学版)》,2013年第34卷第3期
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下垫面的热惯量差异是产生城市热岛效应的直接原因,不同下垫面对热岛的影响也不相同,而热岛效应的存在对人类舒适程度及健康均产生影响.本文主要研究不同下垫面类型对北京市热岛效应的影响,以及基于热岛效应并综合温度、气压、湿度等方面对人体舒适度进行评价.通过对小尺度范围内五类单一性质下垫面对地表温度变化影响以及一定区域内复合类型下垫面对人体舒适度影响进行研究,实验表明:水体、林地、草地、裸地等下垫面对热岛效应有缓解作用,一定程度上提高了人体舒适度.水泥地面、建筑区等硬化下垫面对热岛效应起到加剧作用,降低了人体舒适度.
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7.
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基于模拟退火的无监督核模糊聚类算法 被引次数：1
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曲福恒 胡雅婷 马驷良《吉林大学学报(理学版)》,2009年第47卷第2期
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提出一种新的核可能性聚类模型, 该模型以核可能性Xie-Beni聚类有效性指标作为代价函数, 基于可逆跳转马尔可夫链蒙特卡罗(RJMCMC)的模拟退火方法作为优化策略, 聚类个数可以在给定的范围内进行变动, 最优的聚类个数与聚类划分被自动获得. 比普通的基于模拟退火的(核)可能性聚类具有更高的效率, 且避免了普通(核)可能性聚类中易产生重合聚类的缺陷. 人造数据集和真实数据集上的对比实验表明了算法的有效性.
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基于热效率的直洞式火炕烟道构造形式优化设计
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张杰 师国艳《科学技术与工程》,2020年第20卷第3期
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直洞式火炕存在高温烟气流场范围小、接触炕板面积小、出烟口温度高等缺点,导致火炕热效率低、热舒适度差。以流体力学和建筑热工学知识为指导,对火炕烟道进行优化设计。通过ANSYS模拟技术对比分析可以看出：与现状火炕相比,改进火炕能够使更大范围的烟道炕洞、炕面板接触到高温烟气进而吸蓄、存贮、释放烟气热量,同时降低了出烟口温度,大幅提升了火炕热效率和热舒适度,也为火炕的优化设计提供了一种新的技术方法。
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建筑群不均匀性对拖曳力影响的风洞测压实验
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李彪 刘京 高嘉明 李美玲《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》,2014年第2期
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针对建筑群不均匀性缺乏系统的研究方法以及多数处于定性研究的现状,从建筑几何结构的形态学角度出发,采用迎风面积指数、平面面积指数、形状指数和综合非直线系数表达建筑群的不均匀性.风洞实验中采用刚性模型测压的方法进行建筑表面压力的测量,并设计了悬浮实验平台直接测量整个区域所受的拖曳力.实验结果表明,分布在较大平面区域内各建筑的单体拖曳力系数沿风向的变化趋势近似为一条热容模式的衰减曲线;利用有代表性的建筑表面压力测量结果求取的整个区域拖曳力系数和基于拖曳力直接测量的拖曳力系数具有相同的趋势,但普遍大10%~20%;对比可知,地面粗糙度改变对模型表面风压差系数的分布影响不显著,综合非直线系数为1.332 5的工况较1.177 5的工况拖曳力系数减小约17.7%,H型建筑表面风压差系数分布与矩形建筑不同,其对气流的强烈作用造成拖曳力系数约34.6%的增加.
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基于混合模拟退火算法的内窥镜布局优化设计
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李洁 蔡先发 余华芳《科学技术与工程》,2011年第11卷第11期
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工程中存在着大量的布局设计问题,很多都是NPC问题,很难求解。提出了以启发式方法和模拟退火算法相结合的混合算法,可用于带性能约束的布局优化设计问题。在实例中将胶囊式内窥镜空间布局问题转化为轴向截面和横截面两个平面问题分别求解,对于轴向截面的离散变量问题,首先采用启发式方法进行元件层初始序列的排布,再采用模拟退火算法进行布局优化;在横截面上对连续变量则直接进行优化。优化结果经验算合理有效,该算法也可供旋转舱等工程布局优化问题借鉴。
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自然通风模式下开放式办公室内局部热舒适的数值分析
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邓 翔 薛 雪 樊文科《科学技术与工程》,2019年第19卷第28期
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自然通风研究应该重点关注人员活动区域而非建筑整体的热舒适性。为了对采用自然通风的办公室的局部热环境情况进行探究，本文以某办公大楼为例，通过基于Fluent模拟和实地测试的方法对其采用窗户自动控制系统进行自然通风的开放式办公室的局部热环境情况进行了数值模拟。根据模拟结果，本文讨论了在不同的室外气象参数条件及其对应的通风控制模式下，室内人员活动区的室内预测平均评价和吹风感两个指标表现情况。结果表明，现有自然通风控制策略的室外温度选取范围偏低，在室外气温较低或强风的情况下，仍存在室内预测平均评价偏低和吹风感强的风险。本研究对建筑窗户通风控制系统的优化设计具有重要的参考价值。
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基于GIS的南京市中山陵景区核心区域声景观评价
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崔志华 杨昕雨《南京林业大学学报(自然科学版)》,2019年第2期
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【目的】利用遥感数据进行风景区声景观规划设计方法的探讨,构建声景观舒适度综合评价模型,为景观尺度上旅游资源的开发提供科学依据。【方法】以南京市中山陵景区核心区域为研究对象,通过测量影响声景观的客观要素并结合景区内游客对声景观的主观评价结果,构建景区声景观舒适度评价模型,并利用GIS软件进行分析评价。【结果】南京市中山陵景区核心区域平均声级为66.88 dB,声景观舒适度在时间维度呈现平均每24小时先平稳上升、后波动下降的趋势;在空间维度呈现南部高、中部一般、东部低的片状分布趋势;景区声景观舒适度较高的区域主要分布在景区东南部,而声景观舒适度较低的区域主要分布在景区西南部边缘区域;此外,声景观舒适度评价结果与景观区域面积、水域面积比例以及绿化覆盖率正相关,与风景区到机动车道的直线距离负相关,与风景区景观多样性和道路密度无明显相关性,声景观舒适度阈值为64.62 dB。【结论】这种结合主客观评价和空间分析方法的声景观评价方法可为我国风景区未来的综合景观规划、声景观设计提供参考。
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基于约束信息的并行k-means算法
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於跃成 王建东 郑关胜 陈斌《东南大学学报(自然科学版)》,2011年第3期
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为获得分布式数据集上用户所期望的聚类结果,提出了基于约束信息的并行k-means聚类算法.在分析并行k-means能够有效实现对水平分布式数据集进行聚类的基础上,修改并行k-means算法的目标函数,设计约束并行k-means算法,将站点用户的约束信息以chunklet的形式引入到分布式聚类过程,从而引导算法执行有偏搜索.约束并行k-means算法在理论上保证无约束样本簇内距离最小的同时能够确保chunklet约束中的样本与对应的簇中心之间的平均距离最小.实验结果表明,约束并行k-means算法能够有效改善并行k-means的聚类精度,同时在分布式环境下能够得到与已有约束聚类算法在集中式数据集上相等价的聚类结果.
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基于密度和最优聚类数的入侵检测方法
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邹臣嵩 杨宇《西南师范大学学报(自然科学版)》,2018年第43卷第12期
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针对聚类算法在入侵检测应用中存在的参数预设、聚类有效性评价、未知攻击类型检测等问题，提出了一种基于密度和最优聚类数的改进算法，根据样本的分布情况启发式地确定初始聚类中心，从样本的几何结构角度提出一种新的内部评价指标，给出了最优聚类数确定方法，在此基础上，设计了一个增量式的入侵检测模型，实现了聚类中心和聚类数目的动态调整.实验结果表明，与K-means及其他两种改进聚类算法相比，新算法收敛速度更快、聚类准确率更高，能够对未知网络行为进行有效聚类，具有较好的入侵检测效果.
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基于近似模型和数值模拟的连杆热锻成形工艺设计优化 被引次数：2
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赵祖德 陈学文 陈军 刘川林 黄少东《上海交通大学学报》,2008年第42卷第5期
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提出了基于近似模型和数值模拟的设计优化方法.在利用有限元分析连杆热锻成形过程的基础上,以降低锻件成形过程中变形损伤为目标,以飞边槽形状参数为设计变量,采用响应面法近似模型建立了设计变量与目标函数的初始近似模型.在设计优化过程中,用近似模型代替实际的数值模拟程序,计算锻件内部的损伤值,对连杆热锻成形工艺参数进行了优化计算,取得了较为理想的效果.
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基于元胞自动机理论的紧急人员疏散模拟
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郭玉荣 郭磊 肖岩《湖南大学学报(自然科学版)》,2011年第38卷第11期
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基于元胞自动机原理,建立了紧急情况下人群疏散模型,并利用Visual Basic6.0开发了可视化模拟仿真程序.在疏散模拟的仿真实现中,为了简化算法,使用墙体和障碍物把复杂建筑平面分割成凸多边形区域,然后利用门道把各个凸多边形区域联系起来构成一个整体的疏散平面空间.利用程序对建筑设计方案进行人员疏散模拟,可以找出建筑方案出现严重拥堵现象的临界人数,以论证建筑布局是否符合安全设计要求,并为建筑布局的改进提供参考.
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风环境数值模拟中模拟植被的数学模型与应用 被引次数：1
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杨易 顾明 金新阳 杨立国《同济大学学报(自然科学版)》,2010年第38卷第9期
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在建筑风环境数值模拟中,植被的影响通常不可忽略,而且流经植被覆盖区的湍流流动非常复杂.为此,采用在动量和湍流输运方程中附加源/汇项的方法,结合粗糙壁面率修正,模拟植被绕流效应.首先基于剪切应力输运(shear-stress transport,SST)k(湍动能)-ω(耗散频率)模型,从理论上推导了湍动能耗散频率ω方程的新的附加源项模型;其次,采用数值模拟方法,以一植被挡风墙试验为例,对该模型进行了验证;最后,将模型应用到一高层建筑群风环境的数值模拟优化设计中.结果表明,该模型可以较准确有效地模拟建筑风环境中的植被效应,因而具有一定的理论和实用参考价值.
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响应面优化算法在被动式低能耗建筑设计中的应用
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张文勇《科学技术与工程》,2018年第18卷第21期
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被动式低能耗建筑设计过程计算量大,涉及变量多,不同变量间关系错综复杂,传统方法无法获取复杂变量的最优解集,不能保证被动式低能耗建筑设计不同目标函数达到最优。为此,将响应面优化算法应用于被动式低能耗建筑设计中。将最大化舒适度、最小化耗能率作为被动式低能耗建筑设计的目标函数。通过拉丁超立方实验设计方法,获取被动式低能耗建筑设计优化问题的设计空间;在设计空间中随机抽样。在此基础上,通过最小二乘法拟合建立响应面模型。利用遗传方法对拟合响应面模型进行改进和更新处理,直至达到收敛,保证被动式低能耗建筑设计达到低能耗率、高舒适性的目的。实验结果表明,响应面拟合准确性高,将响应面优化算法应用于被动式低能耗建筑设计中,发现其能够有效降低能耗,提高舒适性,和其他方法相比有更好的优化结果。
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云贵地区气候舒适度分析与评价
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郑燕清 傅志军 薛甜甜《甘肃科学学报》,2018年第1期
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气候舒适度是评价一个地区气候条件、指导外出活动的重要依据。基于科学有效地对云贵地区的气候舒适度进行分析与评价的目的,根据云贵地区49个台站1960—2015年气象数据,采用温湿指数、风效指数、着衣指数及综合舒适度指数4个气候舒适度评价模型,计算得到其各月舒适度等级值、时段与年综合舒适度指数,在此基础上通过GIS空间插值得到云贵地区综合舒适度空间分布图,并对气候舒适度的稀缺性进行了分析。结果表明:云贵地区的气候舒适期长度多在4~8个月;云南省的舒适度空间变化呈较强的纬度地带性,贵州省则表现为经度地带性;云贵地区的气候舒适度稀缺性表现为典型的"M"型曲线,冬季稀缺性最高,夏季次之,春秋季则较低。得出结论:云贵地区的气候舒适期长且连贯,舒适度的地带性空间变化特征明显,冬季及夏季的气候舒适度稀缺性较高。总体来看,云贵地区的气候舒适度较高,有利于旅游活动的开展及旅游产业的发展。
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20.
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动态热环境人体热感觉的模糊综合评判
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文学军 赵荣义《清华大学学报(自然科学版)》,1998年第5期
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为研究动态热环境下人体心理反应预测，基于模糊集理论及人与周围热环境瞬时热量传递的合理分析，提出一种动态热环境中人体热感觉模糊综合评判的方法。在本质上，人体外表面同周围环境之间换热热流通量的变化决定了人体在热环境中热感觉值的变化规律。该方法选取换热热流通量变化值作为特征变量，因而降低了求解问题的复杂度。数值模拟算法采用分层递阶模块式结构、基于知识的推理系统和模糊信息并行处理，具有结构简单、易修改扩充、计算速度快和占用存储空间少等优点。将模拟结果同微气候环境室的实验数据相比较，验证了算法的有效性。
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