【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于消防安全領(lǐng)域，具體涉及基于改進(jìn)不動點迭代法的吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)設(shè)計方法。
技術(shù)介紹
1、吸氣式火災(zāi)探測器是一種高靈敏度的火災(zāi)探測器，能夠在火災(zāi)早期就發(fā)現(xiàn)可能存在的火情。它采用吸氣式采集技術(shù)，通過流量控制和吸氣壓力來采集室內(nèi)空氣中的微粒，之后送至分析儀器進(jìn)行分析檢測，以確定是否存在煙霧、火焰等火災(zāi)跡象。廣泛應(yīng)用于機(jī)場、地鐵、醫(yī)院、機(jī)房、博物館等場所和重要設(shè)施的火災(zāi)探測，其優(yōu)異的靈敏度和快速響應(yīng)能力已經(jīng)成為重要的火災(zāi)探測設(shè)備。
2、吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)是吸氣式火災(zāi)探測器系統(tǒng)中非常重要的一部分，管網(wǎng)設(shè)計主要是指布置吸氣式火災(zāi)探測器抽吸管和支路管道的方案。管網(wǎng)設(shè)計時需要考慮管道布局，抽氣樣本管數(shù)量和位置，抽氣樣本孔口大小，壓力差，風(fēng)機(jī)功率等。
3、不動點迭代法是一種求解非線性方程組或者實值函數(shù)的數(shù)值計算方法。不動點迭代法的基本思想是，從初值開始，按照一定的迭代公式進(jìn)行迭代，直到收斂于某個不動點，這個不動點就是原方程的解。此外，不動點迭代法可以應(yīng)用于非線性方程組的求解，只需通過組合不同的函數(shù)，將所有的方程轉(zhuǎn)化為f(x)＝x形式即可。不動點迭代法是一種簡單而又有效的數(shù)值計算方法，廣泛應(yīng)用于科學(xué)計算和工程應(yīng)用中。
4、對于吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)設(shè)計方法，吸氣式火災(zāi)探測器的管網(wǎng)設(shè)計特有的非線性，隱式方程，無封閉的計算方程式，多約束條件等計算問題，不動點迭代法收斂速度較快，但是由于吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)計算的特殊性，問題不能顯式表示，因此常規(guī)的不動點迭代法無法適用。
技術(shù)
1、本專利技術(shù)提供了一種基于改進(jìn)不動點迭代法的吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)設(shè)計方法，旨在設(shè)計出安全有效的吸氣式火災(zāi)探測器的管道采樣孔孔徑和風(fēng)機(jī)功率。為解決吸氣式火災(zāi)探測器的管網(wǎng)設(shè)計特有的非線性，隱式方程，無封閉的計算方程式，多約束條件等計算問題，采用了一種適用于吸氣式火災(zāi)探測器的管網(wǎng)設(shè)計的改進(jìn)不動點迭代法。傳統(tǒng)的求解方法計算速度慢，難以滿足吸氣式火災(zāi)探測器的管網(wǎng)設(shè)計計算的要求，另外，不適用于吸氣式火災(zāi)探測器的管網(wǎng)設(shè)計計算的復(fù)雜條件。針對上述問題，將不動點迭代法的偏差計算方法和迭代收斂條件進(jìn)行改進(jìn)，得到適用于吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)設(shè)計的改進(jìn)不動點迭代法。
2、具體技術(shù)方案為：
3、一種基于改進(jìn)不動點迭代法的吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)設(shè)計方法，包括以下步驟：
4、步驟1：輸入一組風(fēng)機(jī)特性曲線和管網(wǎng)布局。這一組風(fēng)機(jī)特性曲線采用同一系列的風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)功率存在差異，風(fēng)機(jī)其他特征基本相同。
5、步驟2：初定風(fēng)機(jī)功率，在輸入的一組風(fēng)機(jī)特性曲線中選擇一條合適的作為初始輸入。
6、步驟3：初定采樣孔孔徑，在確定風(fēng)機(jī)功率的基礎(chǔ)上，初步選定吸氣管道采用孔的孔徑。
7、步驟4：建立采樣孔流量及壓強(qiáng)和風(fēng)機(jī)處流量及壓強(qiáng)數(shù)學(xué)模型，并采用改進(jìn)不動點迭代法進(jìn)行求解計算。
8、步驟5：判斷每個采樣孔處的流量和壓強(qiáng)是否滿足要求，如果滿足要求，則所設(shè)計的采樣孔孔徑和間距符合要求；如果采樣孔流量或壓強(qiáng)一個低于要求值，則調(diào)整采樣孔孔徑，重新執(zhí)行步驟4；如果采樣孔流量和壓強(qiáng)都低于要求值，則應(yīng)增大風(fēng)機(jī)功率，重新執(zhí)行步驟3。
9、步驟4所述的建立采樣孔流量及壓強(qiáng)和風(fēng)機(jī)處流量及壓強(qiáng)數(shù)學(xué)模型，并采用改進(jìn)不動點迭代法進(jìn)行求解計算，還包括以下步驟：
10、步驟4.1：假定管道末端壓強(qiáng)，流量為0。
11、步驟4.2：如果管道末端下一個節(jié)點是三通，計算由管道末端壓強(qiáng)到第一個三通的壓強(qiáng)及這之間的采樣孔流量，執(zhí)行步驟4.3；否則，管道末端下一個節(jié)點是風(fēng)機(jī)，計算由管道末端壓強(qiáng)到風(fēng)機(jī)的壓強(qiáng)及這之間的采樣孔流量，執(zhí)行步驟4.4。
12、步驟4.3：假定三通處的壓強(qiáng)為兩端壓強(qiáng)的平均，三通處流量為三通兩端流量之和，將三通合流作為管道末端，重新執(zhí)行步驟4.2。
13、步驟4.4：建立改進(jìn)不動點迭代法計算模型，觀察風(fēng)機(jī)處壓強(qiáng)和流量與風(fēng)機(jī)特性曲線是否匹配，每個三通處壓強(qiáng)是否和兩端壓強(qiáng)是否匹配，如果全部匹配，計算所得壓強(qiáng)為實際壓強(qiáng)；否則根據(jù)改進(jìn)不動點迭代法調(diào)整管道末端壓強(qiáng)，再次執(zhí)行步驟4.2。
14、步驟4.4所述根據(jù)改進(jìn)不動點迭代法調(diào)整管道末端壓強(qiáng)，指的是不動點迭代法的偏差計算方法改進(jìn)：調(diào)整管道末端壓強(qiáng)調(diào)整為原始管道末端壓強(qiáng)加上風(fēng)機(jī)處流量對應(yīng)風(fēng)機(jī)曲線上的壓強(qiáng)與風(fēng)機(jī)處壓強(qiáng)的差值，再加上該末端流經(jīng)的每個三通，三通合流處壓強(qiáng)與對應(yīng)末端壓強(qiáng)的差值，不動點收斂條件改進(jìn)：將偏差乘上一個收斂速度系數(shù)，以控制算法的收斂速度。
15、進(jìn)一步的，計算模型為：
16、min?f
17、s.t.f(q)＝gp(p0)
18、
19、式中，f為風(fēng)機(jī)特性曲線函數(shù)，gp為管網(wǎng)特征函數(shù)，q為風(fēng)機(jī)處流量，p0為管道末端壓力集合，po為采樣孔壓強(qiáng)，pe為采樣孔壓強(qiáng)閾值，qo為采樣孔流量，qe為采樣孔流量閾值，pm.1,n，pm.2,n分別為連通管模型m末端三通的兩個支管的壓強(qiáng)。
20、迭代方法為：
21、
22、p0∈{非三通管道末端壓強(qiáng)},x＝1,2
23、式中，k+1表示第k+1次的迭代值，k表示第k次的迭代值，λ為收斂速度系數(shù),g為管網(wǎng)特征函數(shù)。
24、本專利技術(shù)適用于軟件編制計算程序，從而自動生成各節(jié)點的壓力、流量和管徑等參數(shù)。該方法將吸氣式火災(zāi)探測器系統(tǒng)管道布置位置視為輸入，以風(fēng)機(jī)功率和采樣孔孔徑作為初值，以采樣孔流量和壓強(qiáng)分配為偏差函數(shù)、刻畫了基于改進(jìn)不動點迭代法的管網(wǎng)計算。通過數(shù)值計算結(jié)果來驗證設(shè)計方案的合理性。從而實現(xiàn)對管網(wǎng)的自動化設(shè)計和優(yōu)化，解決了傳統(tǒng)設(shè)計方法耗費時間長、計算復(fù)雜度高、不易調(diào)整參數(shù)等問題，能夠高效地設(shè)計出安全有效地吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)，為吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)的應(yīng)用提供了有力支撐，為保障復(fù)雜場所的生命和財產(chǎn)安全具有重要意義。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.基于改進(jìn)不動點迭代法的吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)不動點迭代法的吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)設(shè)計方法，其特征在于，步驟4包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)不動點迭代法的吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)設(shè)計方法，其特征在于，計算模型為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于改進(jìn)不動點迭代法的吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)設(shè)計方法，其特征在于，迭代方法為：
【技術(shù)特征摘要】
1.基于改進(jìn)不動點迭代法的吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)不動點迭代法的吸氣式火災(zāi)探測器管網(wǎng)設(shè)計方法，其特征在于，步驟4包括以下步驟：
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：程衛(wèi)平，周宇友，吳夢蘭，吳海，景壯壯，湯建平，
申請(專利權(quán))人：中船九江海洋裝備集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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