(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210960995.0 (22)申请日 2022.08.11 (71)申请人 天津大学 地址 300000 天津市南 开区卫津路9 2号 (72)发明人 张俊红　王西博　戴胡伟　林杰威　 (74)专利代理 机构 天津垠坤知识产权代理有限 公司 12248 专利代理师 秦伟华 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 一种基于遗传算法的丁胞型直翅片结构优 化方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于遗传算法的丁胞型 直翅片结构优化方法， 属于发动机散热技术领 域， 所述基于遗传算法的丁胞型直翅片结构优化 方法包括以下步骤： S1： 读入翅片结构的原始数 据， 同时读取遗传算法的运行参数； S2： 采用矩阵 编码的方法应用在遗传算法中； S3： 随机生成 Popsize个经过矩阵编码的个体， 作为初始种群； S4： 对初始种群中的个体分别进行解码， 并基于 火积耗散极值原理， 利用适应度函数， 对翅片结 构进行有限元分析， 计算初始种群中个体的适应 度。 本发明中， 基于遗传算法和火积耗散极值原 理， 用于丁胞型翅片散热结构 的寻优， 并能够辅 助设计者设计新型翅片丁胞结构， 系统地优化丁 胞结构的布置， 便 于获得最优散热性能。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115392074 A 2022.11.25 CN 115392074 A 1.一种基于遗传算法的丁胞型直翅片结构优化方法， 其特征在于， 所述基于遗传算法 的丁胞型直翅片结构优化方法包括以下步骤： S1： 读入翅片结构的原 始数据， 同时读取遗传算法的运行参数； S2： 采用矩阵编码的方法应用在遗传算法中； S3： 随机生成Popsize个经 过矩阵编码的个 体， 作为初始种群； S4： 对初始种群中的个体分别进行解码， 并基于火积耗散极值原理， 利用适应度函数， 对翅片结构进行有限元分析， 计算初始种群中个 体的适应度； S5： 根据初始种群中个体的适应度， 对初始种群进行选择、 交叉与变异， 并记录最优个 体及其适应度； S6： 若连续几代最优个体的适应度值相等或已经达到最大进化代数， 算法终止， 否则返 回到步骤S4中。 2.根据权利要求1所述的基于遗传算法的丁胞型直翅片结构优化方法， 其特征在于， 所 述翅片结构的原始数据包括节点数、 单元数、 边界条件、 约束情况以及结构尺寸， 所述遗传 算法的运行参数包括种群规模Popsize、 交叉概率Pc、 变异概率P_m以及最大进化代数 Maxgen。 3.根据权利要求1所述的基于遗传算法的丁胞型直翅片结构优化方法， 其特征在于， 所 述采用矩阵编码的方法应用在遗传算法中， 具体包括： 矩阵编码是使用一个m ×n矩阵来表示种群中的个体， 该m ×n矩阵由m ×n个0和1组成， 其中： 0表 示该位置为凹坑结构， 1表示该位置为凸包结构， m和n的值由翅片表 面丁胞结构的 数量决定， m代 表翅片表面 丁胞结构的列数， n代 表行数。 4.根据权利要求1所述的基于遗传算法的丁胞型直翅片结构优化方法， 其特征在于， 所 述适应度函数为： 其中， 为物体的定容热容量， 和T是温度， 即热势， 由此得到了单位时间单 位体积内火积的耗散， 称为火积耗散函数 ： 式中， 为热流密度矢量， ∇T是温度梯度； 整个控制体 体积中的火积耗散率 为： 式中， 为控制体的体积。 5.根据权利要求4所述的基于遗传算法的丁胞型直翅片结构优化方法， 其特征在于， 所 述翅片结构的有限元分析具体包括建模及前处理、 网格划分及 网格无关性验证、 边界条件 的确定和施加以及数值模拟计算。 6.根据权利要求1所述的基于遗传算法的丁胞型直翅片结构优化方法， 其特征在于， 所权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115392074 A 2述根据初始种群中个体的适应度， 对初始种群进 行选择、 交叉与变异， 并记录最优个体及其 适应度， 具体包括以下步骤： 选择采用轮盘赌选择法， 具体操作过程为： 首先计算出群体中所有个体的适应度总和 ， 其中Popsize 是种群规模， 是个体j的适应度； 然后计算每个个体的适应度与种群总适应度的比值， 即为每个个体被遗传到下一代群 体的概率； 最后模拟赌盘操作， 每次选择产生一个0到1之间的随机数来确定每个个体被选 中的次 数。 7.根据权利要求6所述的基于遗传算法的丁胞型直翅片结构优化方法， 其特征在于， 所 述变异采用基本位变异算子， 基本操作是将基因编码矩阵中的某一个数由0变成1或由1变 成0， 所述交叉采用多点交叉算子， 在个体编码矩阵中随机 设定多个交叉点， 实行 交叉时， 两 个个体交叉点编码相互 交换， 并产生两个新的个 体。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115392074 A 3