基于复杂网络理论的换热网络节点与边重要性研究

发布时间：2021-04-19 11:24

　　换热网络是化工过程的重要子系统之一,随着换热网络的大型化与复杂化,对其安全运行及控制方面的研究显得愈加重要。换热网络流股关系错综复杂,由于系统具有耦合性,某些关键换热器或关键换热管路一旦出现问题,其引起的干扰波动影响范围较广,严重时可导致整个工艺陷入瘫痪。为预防意外事故的出现,需识别出关键换热器与关键换热管路,进行重点保护及监测,并及时控制与减少干扰波动造成的影响。为此,研究换热器与换热管路重要性排序,识别关键换热器与关键换热管路,并进一步研究换热网络可控性具有重要意义。首先,本文将换热器抽象为节点,将换热管路抽象为边,从而得到以换热器和换热管路为研究对象的换热网络模型。考虑到节点局部重要性,以加权集团度理论为基础,提出基于有向加权集团度的换热网络节点重要性评价方法,得到节点局部重要性评价数据。并在此基础上,以LeaderRank算法评价节点的全局重要性,综合两种不同的算法结果,识别出关键换热器。其次,以各边的流股质量流率、有效边介数、边两端节点重要性平均值及换热介质物化性质为评价指标,提出了基于多属性决策理论的边重要性评价方法。同时考虑到边的位置重要性,提出了基于社团结构理论的重要路... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 换热网络
        1.1.1 换热器重要性评价
        1.1.2 换热管路重要性评价
        1.1.3 换热网络控制
    1.2 复杂网络
        1.2.1 图论
            1.2.1.1 图的概念
            1.2.1.2 图的矩阵表示
            1.2.1.3 有向图
        1.2.2 复杂网络理论
            1.2.2.1 节点重要性评价
            1.2.2.2 边重要性评价
            1.2.2.3 复杂网络控制理论
    1.3 本文研究的内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
    1.4 课题创新
2 换热网络节点与边重要性评价及控制驱动边识别
    2.1 建立换热网络网络模型
        2.1.1 以换热器干扰传递为研究对象的网络模型
        2.1.2 以换热器和换热管路为研究对象的网络模型
        2.1.3 以换热管路为研究对象的网络模型
        2.1.4 网络模型对比与选择
    2.2 换热网络节点重要性评价
        2.2.1 加权集团度算法
        2.2.2 基于有向加权集团度理论的换热网络节点重要性评价
        2.2.3 基于LeaderRank算法的换热网络节点重要性评价
            2.2.3.1 LeaderRank算法步骤
    2.3 换热网络边重要性评价及其控制驱动边识别
        2.3.1 基于多属性决策理论的换热网络边重要性评价
            2.3.1.1 换热网络边重要性评价指标
            2.3.1.2 TOPSIS和灰色关联度综合算法
            2.3.1.3 边重要性评价指标权重计算
        2.3.2 基于社团结构的换热网络边重要性评价方法
            2.3.2.1 社团结构定义
            2.3.2.2 社团结构划分算法
            2.3.2.3 基于社团结构的换热网络边重要性评价
        2.3.3 换热网络控制驱动边识别
            2.3.3.1 复杂网络控制理论
            2.3.3.2 驱动边的个数
            2.3.3.3 驱动边组
            2.3.3.4 确定最优驱动边组
3 案例分析
    3.1 案例一
        3.1.1 换热网络节点重要性评价
        3.1.2 换热网络边重要性评价
        3.1.3 换热网络节点重要性与边重要性评价结果比较
        3.1.4 确定驱动边组
    3.2 案例二
        3.2.1 换热网络节点重要性评价
        3.2.2 换热网络边重要性评价
        3.2.3 换热网络节点重要性与边重要性评价结果比较
        3.2.4 确定驱动边组
    3.3 案例三
        3.3.1 换热网络节点重要性评价
        3.3.2 换热网络边重要性评价
        3.3.3 换热网络节点重要性与边重要性评价结果比较
        3.3.4 确定驱动边组
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于复杂网络理论的大型换热网络节点重要性评价[J]. 王政,孙锦程,刘晓强,姜英,贾小平,王芳.  化工进展. 2017(05)
[3]度相关性对复杂网络目标控制的影响[J]. 仇智鹏,鲁富荣,杜亚星,钱宇华.  计算机科学与探索. 2018(04)
[4]低灵敏度换热网络的旁路优化设计[J]. 沈颖达,孙琳,罗雄麟.  西安交通大学学报. 2017(04)
[5]基于信息熵权和层次分析法的电网关键节点识别[J]. 林鸿基,林振智,林冠强,莫天文.  广东电力. 2016(12)
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[7]基于层次分析法的植保机械适用性综合评价方法[J]. 龚艳,张晓,刘燕,王果,陈晓,陈小兵.  农业机械学报. 2016(09)
[8]基于复杂网络理论的符号有向图（SDG）化工故障诊断[J]. 王政,孙锦程,王迎春,姜英,贾小平,王芳.  化工进展. 2016(05)
[9]润滑系统管路流动与换热耦合计算研究[J]. 任国哲,刘振侠,朱鹏飞,吕亚国.  推进技术. 2016(03)
[10]一种基于工程规则的管路自动布局与综合优化技术[J]. 赵柏萱,刘检华,宁汝新,龚晶.  机械工程学报. 2015(21)

博士论文
[1]复杂网络系统的控制研究[D]. 袁正中.北京师范大学 2014



本文编号：3147455