CN114036740A - 一种基于响应曲面法的风机提取效率优化方法 - Google Patents

一种基于响应曲面法的风机提取效率优化方法 Download PDF

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石岩
杨治国
杨丽曼
许少峰
王一轩
王娜
孙治博
牛燕霞
蔡茂林
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Beihang University
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Abstract

本发明公开了一种基于响应曲面法的风机提取效率优化方法，括以下步骤：步骤1：采集影响风机提取效率的若干数据；步骤2：利用响应曲面法构建风机提取效率与步骤1中采集的若干数据的多因素拟合模型；步骤3：对多因素拟合模型进行优化，根据优化后的多因素拟合模型获取风机提取效率最优曲线。通过响应曲面法构建风机提取效率与影响风机提取效率的若干数据的多因素拟合模型，从而获取风机提取效率最优曲线，更加高效可靠，并且提高了风机工作效率。

Description

一种基于响应曲面法的风机提取效率优化方法
技术领域
本发明涉及气相抽提技术技术领域，更具体的说是涉及一种风机提取效率优化方法。
背景技术
土壤污染治理中，气相抽提技术(SVE)是一种应用广泛的土壤原位修复技术，其原理是利用加热井对周围土壤进行加热，通过向土壤中鼓入大量气体或者从土壤中抽离气体的方式，使土壤中的气体保持流动，通常情况下用来清除土壤中的挥发性和半挥发性有机污染物，达到土壤修复的目的。而在该工艺流程中，风机承担着重要的工作任务，它可以依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体完成土壤抽提气体的传送，其工作性能决定了整个系统的运行效率。
目前，要想研究风机提取效率的最优性能，就需要将多个影响风机提取性能的因素进行综合考虑，拟定出一条风机提取效率最优曲线。
因此，如何提供一种高效可靠的风机提取效率优化方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于响应曲面法的风机提取效率优化方法，利用响应曲面法对多个影响风机性能的因素进行综合考虑，拟定出一条风机提取效率最优曲线。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于响应曲面法的风机提取效率优化方法，括以下步骤：
步骤1：采集影响风机提取效率的若干数据；
步骤2：利用响应曲面法构建风机提取效率与步骤1中采集的若干数据的多因素拟合模型；
步骤3：对多因素拟合模型进行优化，根据优化后的多因素拟合模型获取风机提取效率最优曲线。
优选的，步骤1中所述影响风机提取效率的若干数据包括污染物脱附时间及土壤参数。
优选的，所述土壤参数包括气体黏性系数，土壤孔隙度，土壤气相渗透率张量。
优选的，步骤2具体包括：利用响应曲面法创建影响风机提取效率的数据与风机提取效率间的数学模型，根据数学模型创建多因素拟合模型。
优选的，所述数学模型包括多孔介质流体运移模型及修复区域传热模型。
优选的，步骤3对多因素拟合模型进行优化具体包括：检测不同数据对多因素拟合模型风机提取效率的影响效果，并确定权重，根据权重大小删除非显著项，对多因素拟合模型进行优化。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于曲面响应响应曲面法的风机提取效率优化方法，通过响应曲面法构建风机提取效率与影响风机提取效率的若干数据的多因素拟合模型，从而获取风机提取效率最优曲线，更加高效可靠，并且提高了风机工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种基于响应曲面法的风机提取效率优化方法，括以下步骤：
S1：采集影响风机提取效率的若干数据；
影响风机提取效率的数据主要包括污染物脱附时间及多种土壤参数，污染物脱附时间作为衡量风机作用下污染物脱附效果的指标，污染物脱附时间不同表明风机在不同转速下对污染物的流量提取效率也会不同，污染物脱附时间可以通过测试不同转速条件下对应的污染物脱附时间得到。
土壤参数包括气体黏性系数、土壤孔隙度、土壤气相渗透率张量等间接实验数据，此外土壤参数还包括土壤含水量、土壤温度、土壤PH值等可以使用土壤传感器测量得到直接数据。土壤参数反应土壤的成分及土壤样本类型，不同土壤参数下风机提取污染物的流量提取效率是不同的。
S2：利用响应曲面法构建风机提取效率与步骤1中采集的若干数据的多因素拟合模型，此过程可以通过MATLAB程序实现；
该步骤具体包括：利用响应曲面法创建影响风机提取效率的数据与风机提取效率间的数学模型，根据数学模型创建多因素拟合模型。数学模型包括多孔介质流体运移模型、修复区域传热模型及污染物传质模型等，通过数学模型可以得到污染物脱附时间及气体黏性系数、土壤孔隙度、土壤气相渗透率张量等土壤参数与风机提取效率之间的关系。孔介质流体运移模型及修复区域传热模型的具体函数关系式可参考如下函数公式：
多孔介质流体运移公式：
Figure BDA0003340294020000031
修复区域传热公式
Figure BDA0003340294020000032
Figure BDA0003340294020000033
式中，μ为气体黏性系数；θ为土壤孔隙度；P为气体压强；T为脱附时间；K为土壤气相渗透率张量。
S3：检测不同数据对多因素拟合模型风机提取效率的影响效果，并确定权重，根据权重大小删除非显著项，对多因素拟合模型进行优化，根据优化后的多因素拟合模型获取风机提取效率最优曲线。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于响应曲面法的风机提取效率优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：采集影响风机提取效率的若干数据；
步骤2：利用响应曲面法构建风机提取效率与步骤1中采集的若干数据的多因素拟合模型；
步骤3：对多因素拟合模型进行优化，根据优化后的多因素拟合模型获取风机提取效率最优曲线。
2.根据权利要求1所述的基于响应曲面法的风机提取效率优化方法，其特征在于，步骤1中所述影响风机提取效率的若干数据包括污染物脱附时间及土壤参数。
3.根据权利要求2所述的基于响应曲面法的风机提取效率优化方法，其特征在于，所述土壤参数包括气体黏性系数，土壤孔隙度，土壤气相渗透率张量。
4.根据权利要求3所述的基于响应曲面法的风机提取效率优化方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：利用响应曲面法创建影响风机提取效率的数据与风机提取效率间的数学模型，根据数学模型创建多因素拟合模型。
5.根据权利要求4所述的基于响应曲面法的风机提取效率优化方法，其特征在，所述数学模型包括多孔介质流体运移模型及修复区域传热模型。
6.根据权利要求5所述的基于响应曲面法的风机提取效率优化方法，其特征在于，所述步骤3对多因素拟合模型进行优化具体包括：检测不同数据对多因素拟合模型风机提取效率的影响效果，并确定权重，根据权重大小删除非显著项，对多因素拟合模型进行优化。
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CN115301718A (zh) * 2022-08-03 2022-11-08 北京航空航天大学 一种土壤修复多相抽提设备性能优化方法

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