1. Priročnik za delo s programom za optimiranje sovprežnega stropnega sistema s plastično odpornostjo nosilca z jeklenimi IPE profili : COMBOPT-PIPE, verzija 1,0Tomaž Žula, Stojan Kravanja, 2024 Opis: Priročnik predstavlja delo s programom za optimiranje sovprežnega stropnega sistema, ki se lahko uporablja pri gradnji večetažnih stavb. Konstrukcija je sestavljena iz armiranobetonske plošče in jeklenih IPE nosilcev. Optimiranje je izvedeno z mešanim celoštevilskim nelinearnim programiranjem (MINLP). Razvit je bil optimizacijski model COMBOPT-PIPE s podrobno namensko funkcijo lastnih izdelavnih stroškov. Poleg namenske funkcije optimizacijski model vsebuje vhodne podatke, spremenljivke, pogojne (ne)enačbe, poznane iz analize in dimenzioniranja sovprežnih konstrukcij, celoštevilske in mešane celoštevilske pogojne (ne)enačbe. Pogoji dimenzioniranja so definirani v skladu z Evrokod 4. Na koncu priročnika je predstavljen računski primer optimizacije sovprežnega stropnega sistema.
Ključne besede: program, optimizacijski model, optimizacija, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje, sovprežni stropni sistem
Objavljeno v DKUM: 22.11.2024; Ogledov: 0; Prenosov: 21
 Celotno besedilo (3,21 MB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
2. Razvoj metodologije za ocenjevanje energijske učinkovitosti prenove stavb z uporabo leseno-steklenih modulov nadgradnje : doctoral dissertationMaja Lešnik Nedelko, 2024, doktorska disertacija Opis: Doktorska disertacija obravnava razvoj metodologije za ocenjevanje energijsko učinkovite prenove stavb z uporabo leseno-steklenih modulov nadgradnje. Z uporabo preprostih diagramov in enačb omogoča hitro oceno prihrankov potrebne energije za ogrevanje in hlajenje nadgrajenih (hibridnih) stavb na podlagi robnih pogojev (značilnosti leseno-steklenih modulov nadgradnje in obstoječih stavb) ob predpostavki, da so stavbe prenovljene na predlagani način. V skladu s tem je bila izvedena sistematična analiza različnih konstrukcijskih parametrov energetsko učinkovitih leseno-steklenih modulov nadgradnje (kot so etažnost, toplotna prehodnost konstrukcijskih elementov, velikost in orientacija zasteklitve, razmerje pokritosti strehe, itd.) in obstoječih stavb (etažnost, orientacija, tipologija stavb, itd.), za katere smo domnevali, da pomembno vplivajo na obseg vpliva ukrepa nadgradnje na energijsko učinkovitost celotne hibridne stavbe.
Cilj te doktorske disertacije je tudi na novo opredeliti t.i. "optimalne" leseno-steklenih modulov nadgradnje, ki bi ustrezali različnim tipologijam, dimenzijam in orientacijam obstoječim stavb ter bi jih bilo tako mogoče uporabiti pri sodobnem arhitekturnem oblikovanju stavb, pri čemer bi poleg energijske učinkovitosti upoštevali tudi vizualno udobje.
Raziskava je bila izvedena v štirih glavnih delih; prvi del obravnava analizo izbranih obstoječih stavb in njihovo prenovo. Drugi del obravnava zasnovo leseno-steklenih modulov nadgradnje, ki pa jo lahko razdelimo na dva dela. Prvi del sledi metodologiji, uporabljeni v doktorski nalogi Tine Špegelj (parametrična numerična študija), v drugem delu pa je bil razvit nov pristop, ki temelji na metodologiji optimizacije MINLP in je bil uporabljen za določitev optimalne zasnove leseno-steklenih modulov nadgradnje. V tretjem delu so razviti leseno-stekleni moduli nadgradnje uporabljeni na prenovljenih stavba, da bi analizirali njihov vpliv in posplošili rezultate, kar je v četrtem delu privedlo do razvoja metodologije za ocenjevanje energijsko učinkovite prenove stavb.
Rezultati raziskave lahko služijo arhitektom, projektantom, gradbenim inženirjem in drugim strokovnjakom v zgodnjih fazah načrtovanja projektov prenove.
Ključne besede: energijska učinkovitost, prenova stavb, vertikalna nadgradnja stavb, leseno-stekleni modul nadgradnje, optimizacija zasnove, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje
Objavljeno v DKUM: 06.05.2024; Ogledov: 237; Prenosov: 70
Celotno besedilo (15,45 MB) |
3. STROŠKOVNA OPTIMIZACIJA PLANOV GRADBENIH PROJEKTOV Z OMEJENIMI VIRI IN ALTERNATIVNIMI PROIZVODNIMI PROCESI Z MEŠANIM CELOŠTEVILSKIM NELINEARNIM PROGRAMIRANJEMRok Cajzek, 2019, doktorska disertacija Opis: Doktorska disertacija obravnava stroškovno optimizacijo planov gradbenih projektov z omejenimi viri in alternativnimi proizvodnimi procesi z mešanim celoštevilskim nelinearnim programiranjem (MINLP). V disertaciji je predlagan nov optimizacijski model, ki vsebuje stroškovno namensko funkcijo, omejitve posplošenih časovnih povezav, omejitve trajanja in časov pričetkov aktivnosti, omejitve časovnih zamikov, omejitve načina izvedbe aktivnosti, omejitve trajanja projekta, omejitve dodeljevanja enot delovnega časa in omejitve virov. MINLP superstruktura diskretnih rešitev obsega možne čase, stroške in vire z ozirom na možne načine izvedbe projektnih aktivnosti, kakor tudi alternativne načine izvedbe proizvodnega procesa. Predlagani model omogoča vključitev širokega nabora nelinearnih izrazov in zagotavlja eksaktne rezultate za vodenje projekta v obliki strukturnih mrežnih diagramov, gantogramov, histogramov in S-krivulj. V nasprotju s klasičnimi tehnikami operativnega planiranja je z razvitim pristopom optimalna struktura projekta pridobljena kot endogena rešitev iz modela. Planerju projekta je tako omogočeno, da izvede optimizacijo proizvodnega procesa hkrati s planiranjem omejenih virov v diskretnih časovnih enotah ob minimalnih skupnih stroških. Dodatna značilnost modela je, da omogoča operativno določitev optimalnega proizvodnega procesa s pripadajočim strukturnim mrežnim diagramom ter posodobljene terminske in spremljajoče plane v primeru odpovedi ključnega vira, ki ga je med izvedbo projekta težko nadomestiti. Predlagani model med drugim omogoča tudi planiranje projekta iz normalne rešitve ob nedopustnih prirastkih potreb po virih, ki se nahajajo izven razpoložljivih kapacitet. Prednosti predlaganega modela so predstavljene v nizu primerov na realnem gradbenem projektu. Izvirni prispevek k znanosti se odraža v novi metodologiji in v predlaganem MINLP modelu, v okviru katerega je možno izvesti eksaktno stroškovno optimizacijo proizvodnega procesa (prisotnost in število aktivnosti, vključno z njihovimi medsebojnimi časovnimi odnosi, se obravnavajo kot izvedljive alternative in ne kot stalni parametri) s sočasnim planiranjem projekta z omejenimi viri, kar se izvede v enovitem postopku.
Ključne besede: planiranje projektov, optimizacija stroškov, omejeni viri, prilagodljiv proizvodni proces, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje, MINLP
Objavljeno v DKUM: 26.04.2019; Ogledov: 2701; Prenosov: 0 |
4. REŠEVANJE MEŠANO CELOŠTEVILSKIH NELINEARNIH PROBLEMOV Z DEKOMPOZICIJSKIMI IN RELAKSACIJSKIMI METODAMIŠolasta Čuček, 2016, diplomsko delo Opis: Diplomsko delo obravnava razvoj optimizacijskih metod v strukturi mešano celoštevilskega linearnega programiranja in tudi zahtevnejšega mešano celoštevilskega nelinearnega programiranja, katerega razvoj se je začel v šestdesetih letih 20. stoletja.
Optimizacijske metode se danes razvijajo zelo hitro, prav tako njihova uporaba v kemijski tehniki, in sicer v sistemski procesni tehniki, ki se neprestano dopolnjuje. Hkrati razvoj optimizacijskih metod predstavlja izziv za znanstvenike na področju matematičnega programiranja, gradbeništva, elektrotehnike, managementa in seveda kemijske tehnologije.
Zaradi razvoja optimizacijskih metod sta v diplomskem delu obravnavani dve metodi, in sicer splošna Bendersova dekompozicija in zunanja poenostavitev s sprostitvijo enačb v strukturah mešano celoštevilskega (ne)linearnega programiranja. Prikazana, opisana in rešena sta dva primera za vsako strukturo.
Na podlagi števila iteracij je bilo ugotovljeno, da potrebujejo relaksacijske metode manj iteracij in krajši računalniški čas kot izbrana dekompozicijska metoda, s čimer je bila zastavljena hipoteza potrjena.
Ključne besede: optimizacijske metode, mešano celoštevilsko linearno programiranje, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje, splošna Bendersova dekompozicija, modeliranje, procesna sistemska tehnika
Objavljeno v DKUM: 25.10.2016; Ogledov: 1752; Prenosov: 142
Celotno besedilo (1,74 MB) |
5. OPTIMIZACIJA NOSILCEV IN STEBROV Z MEŠANIM CELOŠTEVILSKIM NELINEARNIM PROGRAMIRANJEMŽiga Unuk, 2014, magistrsko delo Opis: Magistrsko delo obravnava optimizacijo nosilcev in stebrov iz armiranega betona, jekla in lepljenega lameliranega lesa. Za izbrane konstrukcije so bili izračunani optimalni (najnižji) materialni stroški in izbrane optimalne dimenzije prečnih prerezov ter trdnostni razredi posameznega materiala. Izračuni so bili izvedeni za različne razpone nosilcev, različne višine stebrov in različne koristne obtežbe. Rezultati so bili med seboj primerjani. Za optimizacijo, ki je bila izvedena z mešanim celoštevilskim nelinearnim programiranjem, so bili razviti in uporabljeni optimizacijski modeli omenjenih konstrukcij, zapisani v višjem algebrajskem jeziku GAMS.
Ključne besede: gradbeništvo, konstrukcije, armirani beton, jekleni profili, lepljen lameliran les, stroškovna optimizacija konstrukcij, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje, MINLP
Objavljeno v DKUM: 29.09.2014; Ogledov: 2464; Prenosov: 352
Celotno besedilo (3,69 MB) |
6. OPTIMIRANJE PROCESOV PROIZVODNJE BIOPLINA IZ ŽIVALSKIH IN DRUGIH ORGANSKIH ODPADKOV Z UPORABO RAČUNALNIŠKO PODPRTE PROCESNE TEHNIKERozalija Drobež, 2011, doktorska disertacija Opis: Eden glavnih okoljevarstvenih problemov živilskopredelovalne industrije je nenehno naraščajoča proizvodnja odpadkov različnega izvora. Proizvodnja bioplina iz organskih in živalskih odpadkov z anaerobno fermentacijo je primeren način za predelavo teh odpadkov. Predelava prinaša mnoge okoljske, ekonomske in družbene koristi.
Po drugi strani procesna sistemska tehnika s svojimi vrhunskimi orodji, ki temeljijo na matematičnem programiranju oz. optimizaciji, omogoča generiranje optimalnih in dopustnih rešitev za doseganje višjega nivoja konkurenčnosti proizvodnih podjetij.
V doktorski disertaciji obravnavamo uporabo algoritemskih metod procesne integracije v industrijskem merilu in sicer na primeru velikega živilskopredelovalnega podjetja za doseganje okoljsko sprejemljivih rešitev pri ravnanju in predelavi živalskih substratov in organskih odpadkov. Na osnovi iniciative živilskopredelovalne industrije smo za sintezo procesov proizvodnje bioplina razvili matematični model, ki omogoča selekcijo optimalnega procesa proizvodnje bioplina in sestave vhodnega substrata ter simultano optimizacijo snovnih tokov, investicijskih sredstev in obratovalnih stroškov procesa. Z matematičnim programiranjem smo postopoma najprej izvedli sintezo procesa za proizvodnjo bioplina, nato simultano sintezo s toplotno integracijo in nazadnje še sintezo procesa s simultano sintezo omrežja toplotnih prenosnikov.
Tako smo najprej razvili mešano celoštevilski nelinearni (MINLP) model za sintezo procesov proizvodnje bioplina. V primeru simultane toplotne integracije in sinteze procesa smo ga nadgradili z modelom za simultano toplotno integracijo (Duran in Grossmann, 1986), ki smo ga za potrebe industrijskega problema prilagodili za konstantne temperature in izotermno mešanje procesnih tokov. Model omogoča določitev optimalne procesne sheme in minimalne porabe pogonskih sredstev za množico alternativnih toplih in hladnih tokov procesa proizvodnje bioplina. Z omenjeno modifikacijo simultanega modela toplotne integracije in s konveksifikacijo konkavnih investicijskih členov v namenski funkciji z odsekovno linearizacijo smo razvili mešano celoštevilski linearni model (MILP), ki omogoča reševanje industrijskega problema do globalnih rešitev.
Ker pri reševanju sinteznih problemov praviloma dobimo boljše rešitve, če obravnavamo snovne in energetske bilance ter investicijska sredstva in obratovalne stroške hkrati, smo se v končni fazi sinteze procesa odločili, da tudi omrežje toplotnih prenosnikov (OTP) pri proizvodnji bioplina sintetiziramo simultano s procesom. Tako smo celotni sintezni problem zapisali na osnovi dveh med seboj povezanih superstruktur v obliki mešano celoštevilskega nelinearnega problema. Pri tem smo predlagali novo superstrukturo procesnih tokov, kjer se lahko procesni tokovi ne-izotermno mešajo in kombinirajo. Predhodno razviti model MINLP za sintezo procesa proizvodnje bioplina smo nadgradili z večstopenjskim modelom za simultano sintezo omrežja toplotnih prenosnikov (Yee in Grossmann, 1990), ki smo ga modificirali za potrebe simultanega pristopa in nove superstrukture procesnih tokov. Tako dodelan model omogoča simultano določitev optimalne procesne sheme z optimalnim omrežjem toplotnih prenosnikov pri optimalni sestavi in porabi vhodnih surovin, optimalnih obratovalnih stroških in investicijskih sredstvih.
Ključne besede: sinteza procesov, bioplin, anaerobna fermentacija, živalski odpadki, optimiranje, toplotna integracija, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje, metoda odsekovne linearizacije, omrežje toplotnih prenosnikov, industrijska aplikacija
Objavljeno v DKUM: 23.02.2012; Ogledov: 4024; Prenosov: 326
Celotno besedilo (4,74 MB) |
7. MINLP SINTEZA VODNIH OMREŽIJ IN OMREŽIJ TOPLOTNIH PRENOSNIKOVMiloš Bogataj, 2010, doktorska disertacija Opis: V doktorski disertaciji obravnavamo dve tematiki s področja sinteze procesov. Prva je sinteza toplotno integriranih vodnih omrežij. Vodna omrežja so v takšni ali drugačni obliki integralni del praktično vseh kemijskih procesov. Zaradi relativno nizkih cen vode, nezavedanja o omejenosti vodnih virov in ohlapne okoljske zakonodaje so bila pogosto deležna premajhne pozornosti. Poleg same porabe vode in problematike, ki jo prinese njeno onesnaževanje z vrsto različnih onesnaževal, je enako problematična tudi spremljajoča poraba energije.
V preteklosti se je izkazalo, da so rešitve sinteznih problemov, kadar obravnavamo snovne in energijske bilance ter investicijska sredstva in obratovalne stroške hkrati, v večini primerov boljše od tistih, ki jih dobimo na osnovi sekvenčnega pristopa. Iz tega razloga predlagamo simultan pristop k reševanju problematike toplotno integriranih vodnih omrežij. Sintezni problem zapišemo na osnovi matematičnega zapisa dveh med seboj povezanih superstruktur v obliki mešano celoštevilskega nelinearnega problema (MINLP). Prva je superstruktura vodnega omrežja, kjer so procesne enote med seboj povezane s tokovnicami preko mešalnikov in razdelivcev tokov. Druga je nadgrajena stopenjska superstruktura omrežja toplotnih prenosnikov, v kateri je omogočeno mešanje procesnih tokov.
Predlagani pristop omogoča sintezo toplotno integriranih vodnih omrežij, v katerih je učinkovitost izrabe vode zasnovana na izkoriščanju možnosti njene ponovne uporabe in regeneracije. Energijsko učinkovitost dosegamo z izkoriščanjem posrednega prenosa toplote (v toplotnih prenosnikih) in neposrednega prenosa toplote (mešanje procesnih tokov). Strukture toplotno integriranih vodnih omrežij, ki jih dobimo z uporabo predlaganega pristopa, so topološko enostavne in ekonomsko učinkovite.
Druga tematika je globalno optimiranje omrežij toplotnih prenosnikov. Ekonomsko ugodne rešitve problema sinteze omrežij toplotnih prenosnikov zagotovimo, kadar hkrati optimiramo investicijska sredstva, ki so vezana na ploščino toplotnih prenosnikov in obratovalne stroške, ki nastanejo zaradi porabe pogonskih sredstev. To zahteva formulacijo v obliki problema MINLP, ki je zaradi prisotnih nelinearnih funkcij nekonveksen. Posledično so dobljene rešitve lokalno optimalne.
Za zagotavljanje globalne optimalnosti rešitev predlagamo formulacijo modela MINLP na osnovi stopenjske superstrukture in pridružene agregirane podstrukture, ki vsebuje število toplotnih prenosnikov in je blizu teoretičnega minimuma. Stopenjska superstruktura služi zgolj kot matrica za določanje termodinamsko dopustnih toplotnih stikov. Vse nekonveksnosti so prenesene v agregirano podstrukturo, kar močno zmanjša njihovo število. Konveksifikacijo nekonveksnih izrazov izvedemo z uporabo večnivojskih odsekovnih podcenitvenih funkcij, s katerimi zamenjamo vire nekonveksnosti. Konveksni model nato uporabimo za določevanje veljavne spodnje meje originalnemu nekonveksnemu problemu. Vrzel med veljavno spodnjo mejo in zgornjo mejo zmanjšamo do zadostitve tolerančnega kriterija z uporabo v ta namen razvitega večnivojskega algoritma, s katerim rešujemo konveksni problem MINLP.
Ključne besede: sinteza procesov, toplotno integrirana vodna omrežja, globalno optimiranje, omrežje toplotnih prenosnikov, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje.
Objavljeno v DKUM: 01.07.2010; Ogledov: 4083; Prenosov: 371
Celotno besedilo (15,93 MB) |
8. SINTEZA KONSTRUKCIJE JEKLENIH HAL Z MEŠANIM CELOŠTEVILSKIM NELINEARNIM PROGRAMIRANJEMTomaž Žula, 2009, doktorska disertacija Opis: V doktorski disertaciji predstavljamo celovit pristop k sočasnemu optimiranju mase, topologije, diskretnih materialov in standardnih prerezov konstrukcije jeklenih hal. Optimiranje bomo izvedli z mešanim celoštevilskim nelinearnim programiranjem (MINLP). Ker z MINLP izvajamo optimiranje topologije in standardnih dimenzij na način, da se v optimizacijskem procesu posamezni konstrukcijski elementi računsko odvzamejo in/ali dodajajo, izračunavajo pa se tudi standardni materiali, dimenzije in oblika konstrukcije, z MINLP v bistvu izvajamo sintezo konstrukcij. V doktorski disertaciji tako obravnavamo sintezo realnih inženirskih konstrukcij jeklenih hal velikega obsega.
Ključne besede: gradbeništvo, mehanika, konstrukcija, sinteza, sinteza konstrukcij, optimiranje, optimiranje konstrukcij, optimiranje topologije, diskretno optimiranje, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje, MINLP, algoritem zunanje aproksimacije s sprostitvijo enačb, OA/ER algoritem, modofocirani algoritem OA/ER, trifazana MINLP strategija, jeklene hale
Objavljeno v DKUM: 27.05.2010; Ogledov: 5381; Prenosov: 385
Celotno besedilo (854,43 KB) |
