[发明专利]一种基于响应面的建筑自然通风性能优化模型及优化方法

权利要求书

1.一种基于响应面的建筑自然通风性能优化模型的优化方法，包括：

参数化建模模块，通过内置的参数管理器编译参数间的函数表达式，建立起各几何参数间的耦合关系；

CFD数值模拟模块，通过调用所述参数化建模模块，对自然通风性能指标展开批量计算，计算后的数据导入参数管理器；

敏感性分析模块，可读取所述参数管理器的数据，通过相关性分析确定各所述几何参数的敏感性指标，筛选关键的所述几何参数；

响应面建构模块，通过读取所述参数管理器的数据，选择相应的实验设计方法和响应面算法对关键的所述几何参数展开响应面模型建构和精度验证；

多目标优化模块，通过选择优化算法调用所述响应面模型的数据展开迭代寻优，获得优化候选方案；

所述方法包括：

步骤(1)，提取建筑空间模型的几何参数，确定自然通风性能的评价指标，并采用参数化建模模块进行建模；

步骤(2)，采用敏感性分析模块计算各所述几何参数的敏感性指标，筛选关键几何参数；

步骤(3)，通过实验设计对所述关键几何参数的组合进行抽样，形成一定数量的均匀分布样本，利用CFD数值模拟模块调用参数化模型进行批量计算，获得所述均匀分布样本的输出数据；

步骤(4)，以所述实验设计的输出数据为基础，采用相应的算法进行数据的拟合与插值，构建响应面模型；同时对所述响应面模型的预测精度进行验证，满足精度要求则进入优化环节，否则进行新的所述实验设计；

步骤(5)：利用优化算法调用所述响应面模型进行迭代寻优，直至优化目标达成；

其特征在于：所述步骤(1)中的所述几何参数分为四个层级，分别为进风口层级、交界面层级、腔体层级和出风口层级。

2.如权利要求1所述的基于响应面的建筑自然通风性能优化模型的优化方法，其特征在于，所述进风口层级的几何参数包括进风口个数、进风口宽度、进风口距地距离和进风口高度；所述交界面层级的几何参数包括交界面开口个数、交界面开口宽度缩放系数、交界面开口距地距离和交界面开口高度；所述腔体层级的几何参数包括腔体截面边长、腔体高度；所述出风口层级的几何参数包括出风口边长缩放系数。

3.如权利要求2所述的基于响应面的建筑自然通风性能优化模型的优化方法，其特征在于，所述步骤(1)中的自然通风性能的评价指标为空气龄、温度和风速。

4.如权利要求3所述的基于响应面的建筑自然通风性能优化模型的优化方法，其特征在于，所述步骤(2)中的所述关键几何参数为所述进风口个数、进风口宽度、进风口距地距离、进风口高度、交界面开口个数、交界面开口宽度缩放系数、交界面开口距地距离、腔体截面边长和出风口边长缩放系数。

5.如权利要求4所述的基于响应面的建筑自然通风性能优化模型的优化方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述均匀分布样本的数据为300组，提取所述空气龄的值、温度的平均值和风速的平均值，采用二阶多项式、神经网络或Kriging法构建所述步骤(4)中的所述响应面模型。

6.如权利要求5所述的基于响应面的建筑自然通风性能优化模型的优化方法，其特征在于，所述响应面模型为多维的超曲面数学模型，建立输入参数与输出参数之间的映射关系。

7.如权利要求6所述的基于响应面的建筑自然通风性能优化模型的优化方法，其特征在于，所述步骤(5)中，采用多目标遗传算法调用所述步骤(4)中的所述响应面模型的数据进行快速寻优，获得的所述优化目标包括优化候选方案以及所述几何参数的优化区间。