[发明专利]一种基于遗传算法的矩形渠道断面参数优化计算方法

权利要求书

1.一种基于遗传算法的矩形渠道断面参数优化计算方法，其特征在于：该计算方法包括以下步骤：

步骤一：MATLAB遗传算法工具箱中设定遗传算法主要参数；

步骤二：MATLAB遗传算法生成设计变量，渠道底宽、混凝土衬砌厚度，传递数据给COMSOL；

步骤三：COMSOL软件建立参数化灌溉渠道断面模型，进行仿真计算，将混凝土衬砌稳定计算结果传回MATLAB；

步骤四：MATLAB中分析混凝土衬砌稳定计算结果是否满足要求；

步骤五：MATLAB中计算目标函数；

步骤六：MATLAB中进行选择、交叉、变异操作，生成下一代种群。

2.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的矩形渠道断面参数优化计算方法，其特征在于：所述步骤一的具体方法为：调用MATLAB软件遗传算法工具箱，设定遗传算法主要参数：初始种群规模为100，遗传终止代数MAXGEN=100；选择算子采用锦标赛方式，选择概率为4；交叉算子采用中间交叉算子，交叉概率为1，变异算子采用均一变异，变异概率为1。

3.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的矩形渠道断面参数优化计算方法，其特征在于：所述步骤二的具体方法为：在MATLAB中运行遗传算法，初始化种群，将渠道底宽、设计水深、混凝土衬砌厚度作为设计变量，MATLAB利用COMSOL Multiphysics with MATLAB数据接口，传递初始条件、设计变量给COMSOL进行建模。

4.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的矩形渠道断面参数优化计算方法，其特征在于：所述步骤三的具体方法为：在COMSOL软件中，建立矩形灌溉渠道矩形断面参数化模型，根据MATLAB传递过来的数据，生成几何图形，建立网格，设置边界条件，完成仿真计算后，再通过COMSOL Multiphysics with MATLAB数据接口将混凝土衬砌稳定计算结果传回MATLAB。

5.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的矩形渠道断面参数优化计算方法，其特征在于：所述步骤四的具体方法为：在MATLAB中分析混凝土衬砌稳定计算结果，不满足要求进入步骤六，满足要求则进入步骤五计算目标函数f，目标函数如式（1）所示，

（1）

式中：B为渠道底宽；Q_d与Q分别为渠道的设计流量与计算流量，m³/s；

其中：计算流量Q计算由式（2）所示，

（2）

式中：Q为计算流量 ，（m³/s）；A为渠道过水断面面积，（m²）；C为谢才系数，（m^0.5/s）；R水力半径，（m）；i为渠道纵断面比降。

6.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的矩形渠道断面参数优化计算方法，其特征在于：所述步骤六的具体方法为：在MATLAB中进行选择、交叉、变异操作，生成下一代种群，转跳步骤三，进行下一代计算过程，当遗传终止代数达到预设的代数时，计算结束。