本发明专利技术公开了一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法及系统，所述方法包括以下步骤：基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化，获得优化后的立式养护仓结构。具体的，本发明专利技术针对养护仓温度分布不均和能量损耗问题，提出了一种虑到节能降耗和内部流场优化的基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法，通过传热模型和流体流动模型建立能耗速率曲线对养护仓结构进行优化设计，达到提升生产效率的同时降低能量损耗的目的，实现混凝土预制构件的提质降耗，对实现装配式建筑领域的双碳目标具有重要的理论意义和工程应用价值。论意义和工程应用价值。论意义和工程应用价值。
【技术实现步骤摘要】
一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法及系统
[0001]本专利技术属于装配式建筑
，涉及立式养护仓结构设计领域，特别涉及一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法及系统。
技术介绍
[0002]大型混凝土预制构件(PC)立式养护窑是装配式建筑领域中影响PC构件生产质量和能量损耗的关键装备，立式养护仓是养护窑的基本工作单元；在PC构件生产线上，混凝土预制构件在养护仓中经过“静停、升温、恒温、降温”四个工艺阶段，可较快地满足质量要求。
[0003]当前养护设备的养护系统主要有热风养护和蒸汽蒸养两类，蒸汽养护以易操作、鲁棒性好的特点成为主流。蒸汽养护设备在结构上主要有养护坑、隧道式养护窑和立式养护窑三种，养护坑的保温性好，但连续性生产率低、自动化程度低；隧道式养护仓实现了自动化连续生产的需求，但增加了占地面积；立式养护窑自动化程度高、生产率高、占地面积小，但传统养护仓为平顶多直角结构，水蒸汽和空气组成的混合流体微团触壁面后会发生变形，易在夹角处产生角涡现象，不利于内部流体的有效循环，造成养护仓内部温度分布不均。受热浮力的影响，养护仓内顶部温度高于底部，引起温度分布不均养护质量不佳。
[0004]目前，针对养护仓提质降耗的研究多集中于减少蒸汽泄漏量、改善混凝土配比、改进养护工艺等方式，鲜有通过对养护仓的结构进行优化设计。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术提供的方法可用于对养护仓结构进行优化设计，能够解决现有立式养护仓结构中普遍存在的温度分布不均和能量损耗问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法，包括以下步骤：
[0008]基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化，获得优化后的立式养护仓结构；
[0009]其中，所述预构建的能耗速率曲线模型的表达式为，
[0010][0011]式中，x(t)表示x为关于自变量为t的函数，y(t)表示y为关于自变量为t的函数，t为参变量，α为曲率系数，β为尺度系数，C1为沿x轴平移系数，C2为沿y轴平移系数。
[0012]本专利技术方法的进一步改进在于，所述预构建的能耗速率曲线模型的构建步骤包括：
[0013]建立与结构相关的传热数学模型，表达式为，
[0014][0015]式中，Φ表示通过等温面上某点的总热流量，“－”表示方向，n表示沿第n个方向，共x、y、z三个方向，q
n
表示沿第n个方向的热流密度，A
n
表示沿第n个方向的实际传热面面积，λ表示导热系数，T表示温度，i,j,k表示空间中三个方向的方向矢量，θ1,θ2,θ3表示实际传热面间夹角且取值范围在θ1,θ2,θ3∈(0,π]；
[0016]建立与结构相关的流体流动数学模型，表示为，
[0017][0018]式中，V
r2
为流体微团沿壁面方向的流动速度矢量，V
z1
为流线方向的速度矢量，θ为流线方向与壁面间的夹角；
[0019]基于与结构相关的传热数学模型和与结构相关的流体流动数学模型，获得所述预构建的能耗速率曲线模型。
[0020]本专利技术方法的进一步改进在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，
[0021]通过调整曲率系数α实现对待优化的立式养护仓结构的热损耗和动能损耗不同偏向性选择；其中，当侧重于减小热损耗时，则减小曲率系数α的取值；当偏重于减小动能损耗时，则增加曲率系数α的取值。
[0022]本专利技术方法的进一步改进在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，
[0023]待优化的立式养护仓结构两壁面跨度为L，则通过尺度系数β将能耗速率曲线应用至两壁面宽度为L的立式养护仓结构中。
[0024]本专利技术方法的进一步改进在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，
[0025]建立立式养护仓结构的三维模型进行数值模拟寻找最优曲率系数解时，通过调整α、β、C1、C2值进行求解。
[0026]本专利技术提供的一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化系统，包括：
[0027]优化模块，用于基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化，获得优化后的立式养护仓结构；
[0028]其中，所述预构建的能耗速率曲线模型的表达式为，
[0029][0030]式中，x(t)表示x为关于自变量为t的函数，y(t)表示y为关于自变量为t的函数，t为参变量，α为曲率系数，β为尺度系数，C1为沿x轴平移系数，C2为沿y轴平移系数。
[0031]本专利技术系统的进一步改进在于，所述预构建的能耗速率曲线模型的构建步骤包括：
[0032]建立与结构相关的传热数学模型，表达式为，
[0033][0034]式中，Φ表示通过等温面上某点的总热流量，“－”表示方向，n表示沿第n个方向，共x、y、z三个方向，q
n
表示沿第n个方向的热流密度，A
n
表示沿第n个方向的实际传热面面积，λ表示导热系数，T表示温度，i,j,k表示空间中三个方向的方向矢量，θ1,θ2,θ3表示实际传热面间夹角且取值范围在θ1,θ2,θ3∈(0,π]；
[0035]建立与结构相关的流体流动数学模型，表示为，
[0036][0037]式中，V
r2
为流体微团沿壁面方向的流动速度矢量，V
z1
为流线方向的速度矢量，θ为流线方向与壁面间的夹角；
[0038]基于与结构相关的传热数学模型和与结构相关的流体流动数学模型，获得所述预构建的能耗速率曲线模型。
[0039]本专利技术系统的进一步改进在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，
[0040]通过调整曲率系数α实现对待优化的立式养护仓结构的热损耗和动能损耗不同偏向性选择；其中，当侧重于减小热损耗时，则减小曲率系数α的取值；当偏重于减小动能损耗时，则增加曲率系数α的取值。
[0041]本专利技术系统的进一步改进在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，
[0042]待优化的立式养护仓结构两壁面跨度为L，则通过尺度系数β将能耗速率曲线应用至两壁面宽度为L的立式养护仓结构中。
[0043]本专利技术系统的进一步改进在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，
[0044]建立立式养护仓结构的三维模型进行数值模拟寻找最优曲率系数解时，通过调整α、β、C1、C2值进行求解。
[0045]与现有技术相比，本专利技术具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法，其特征在于，包括以下步骤：基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化，获得优化后的立式养护仓结构；其中，所述预构建的能耗速率曲线模型的表达式为，式中，x(t)表示x为关于自变量为t的函数，y(t)表示y为关于自变量为t的函数，t为参变量，α为曲率系数，β为尺度系数，C1为沿x轴平移系数，C2为沿y轴平移系数。2.根据权利要求1所述的一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法，其特征在于，所述预构建的能耗速率曲线模型的构建步骤包括：建立与结构相关的传热数学模型，表达式为，式中，Φ表示通过等温面上某点的总热流量，“－”表示方向，n表示沿第n个方向，共x、y、z三个方向，q
n
表示沿第n个方向的热流密度，A
n
表示沿第n个方向的实际传热面面积，λ表示导热系数，T表示温度，i,j,k表示空间中三个方向的方向矢量，θ1,θ2,θ3表示实际传热面间夹角且取值范围在θ1,θ2,θ3∈(0,π]；建立与结构相关的流体流动数学模型，表示为，式中，V
r2
为流体微团沿壁面方向的流动速度矢量，V
z1
为流线方向的速度矢量，θ为流线方向与壁面间的夹角；基于与结构相关的传热数学模型和与结构相关的流体流动数学模型，获得所述预构建的能耗速率曲线模型。3.根据权利要求1所述的一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法，其特征在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，通过调整曲率系数α实现对待优化的立式养护仓结构的热损耗和动能损耗不同偏向性选择；其中，当侧重于减小热损耗时，则减小曲率系数α的取值；当偏重于减小动能损耗时，则增加曲率系数α的取值。4.根据权利要求1所述的一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法，其特征在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，待优化的立式养护仓结构两壁面跨度为L，则通过尺度系数β将能耗速率曲线应
用至两壁面宽度为L的立式养护仓结构中。5.根据权利要求1所述的一种基于能耗速率曲线的立式养护仓结构优化方法，其特征在于，所述基于预构建的能耗速率曲线模型，对待优化的立式养护仓结构进行优化的过程中，建立立式养护仓结构的三维模型进行数值模拟寻找最优曲率系数解时，通过调整α、β、C1、C2值进行求解。6.一种基...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡安江，刘锋伟，蔡其聪，高倩文，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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