不同波纹比例新型板式换热器的传热、阻力特性及分析

通过三维CFD数值模拟软件ANSYS-CFX模拟优化4种波纹板式换热器,计算区域为1-1程的三流道板式换热器包括进出口段和倒流区段。数值计算结果表明,Φ=60°的新型板式换热器比Φ=60°的人字形板式换热器的努塞尔数高约15%,摩擦阻力系数低约10%,综合性能提高约20%,其中波纹比例系数为3∶1的板片的综合性能最优。     

螺旋折流板换热器结构参数多目标优化的数值模拟

针对螺旋角和搭接度对螺旋折流板换热器中的流体流动和传热特性具有重要影响的问题,采用数值模拟和多目标遗传算法优化结合的方法对螺旋折流板换热器的流动和传热特性进行了研究,并通过中心复合设计响应面法生成实验点进行了计算。研究表明:螺旋折流板换热器壳侧换热系数和压降均随螺旋角的增大而减小,随搭接度的增大而增大。由灵敏度分析可知,螺旋折流板换热器的换热系数和壳侧压降均与螺旋角呈负相关,与搭接度呈正相关,且二者对螺旋角的灵敏度更大。同时,由多目标遗传算法优化方法在连续的响应平面中得出使换热系数最大、壳侧压降最小时最优的3组结果,与原始结构相比,壳侧换热系数平均增加了28.3%,壳侧压降平均降低了19.37%,这对于螺旋折流板换热器结构参数的研究具有重要意义。     

基于多目标粒子群算法的矩形微通道结构优化

为提升矩形微通道的综合性能,通过多目标粒子群算法对矩形微通道进行数值优化,由响应曲面法拟合热阻函数,再以热阻与压降为目标函数,建立以矩形微通道结构参数为变量的多 目标粒子群算法的数学模型.由多 目标粒子群算法计算得到热阻与压降的pareto优化解集,用K-mean聚类法对优化解集进行聚类得到4个代表解,与未优化解进行对...     

数控内齿强力珩齿机床身结构的多目标优化

床身是数控内齿强力珩齿机的关键零部件之一,为实现床身质量、一阶固有频率和最大变形量的综合优化,文章提出一种将响应面模型与遗传算法相结合的优化设计方法,对主要设计参数进行中心复合实验设计.在实验设计的基础上,对设计参数进行灵敏度分析并建立响应面模型,利用遗传算法对响应面模型进行优化设计,结合生产工艺确定最佳优化方案.以Y...     

基于响应面模型的滑移门动力学特性多目标优化

为了在满足开启轻便性的条件下提升滑移门的运动平顺性,提出了基于响应面模型的滑移门动力学特性多目标优化方法.基于刚柔耦合多体动力学方法建立某MPV车型的滑移门模型,对其运动平顺性及开启轻便性的评价指标进行分析,并通过滑移门台架试验验证了该仿真方法的可靠性.对滑移门运动机构进行参数化设计,结合拉丁超立方采样法进行试验设计,通过对滑移门动力学特性指标进行灵敏度分析,得到了结构参数对性能的影响规律.建立精度可靠的滑移门动力学特性二阶响应面模型,各项指标的复相关指数R2均高于0.9.采用NSGA-Ⅱ遗传算法对滑移门运动机构进行多目标优化,滑移门中导向轮载荷峰值与质心加速度峰值分别降低39%和24.4%,全开所需时间低于1.8 s,在满足开启轻便性要求的同时,显著提升了滑移门的运动平顺性.     

系统可靠性的多目标优化计算

由于多目标优化问题存在多个最优解集合，而传统的方法往往将其转化为各目标之加权和，然后采用单目标优化技术，这种方法存在诸多缺点和脆弱性，作为一种并行算法，遗传算法能很好地解决多目标优化问题，文中在非劣性分层遗传算法的基础上对遗传算子进行改进，首先获得多目标优化问题的非劣解，然后通过对系统进行敏感性分析，有效地缩小了问题的解空间．试验对比发现，算法的速度和精度得到有效提高。     

基于材料匹配的汽车保险杠多目标优化

汽车前保险杠在RCAR正面40%低速碰撞中及与行人下肢碰撞中起着吸能与缓冲的作用,汽车保险杠的刚度对于满足RCAR等级评价及行人下肢保护两种性能都有很大的影响.综合考虑行人下肢保护法规与RCAR的要求,以材料为变量进行正交试验设计,分别采用响应面法和综合平衡法对汽车保险杠进行多目标优化.研究结果表明,响应面法能够很好地表征材料屈服强度与各个目标值之间的关系,综合平衡法能更好地解决离散的、变量少、水平数少的多目标优化问题.经优化后,汽车保险杠的整体性能得到了提高.     

多目标优化参数向单目标优化参数的转化研究

以夯实机冲击轮下落阶段进行运动分析为例,建立冲击轮动力参数的多目标优化模型,以水平速度变化率最小和垂直速度变化率最大为两追求目标.运用多目标优化方法中的线性加权和法对其进行优化处理,由多目标优化问题转化为单目标优化问题,运用MATLAB软件解得的最优解即为该多目标优化问题的有效解.使得优化后的冲击轮动力性能在水平方向和垂直方向上均有较大的改善.     

基于遗传算法的带附加气室空气悬架多目标优化

以带附加气室的空气弹簧悬架为研究对象,按照物理模型建立带附加气室空气弹簧的数学模型,考虑到空气弹簧刚度的非线性,将该模型以空气弹簧非线性力的形式直接引入到1/4车辆模型。以提高车辆平顺性、行驶安全性及操纵稳定性的综合性能为目标,以附加气室容积为优化变量,设计带附加气室空气悬架的多目标优化模型;考虑到悬架性能各指标量在量纲与量级上的差异,对各指标量进行统一化处理,并采用线性加权和法将多目标函数转化为单目标评价函数。在MAT-LAB/Simulink中搭建系统仿真模型,采用遗传优化算法对典型工况下的最优附加气室容积进行寻优。优化结果表明,优化附加气室容积能有效提高悬架的综合性能,降低车身加速度、悬架动行程,但轮胎动载荷有所增加。     

约束条件下机翼的多目标响应面优化方法

本文提出一种在较强的工程约束条件下,开展机翼优化设计的高效率多目标方法。文中综合升力线理论和RANS的流场计算方法以及数学近似的响应面方法,研究在多种工程约束条件下,巡航设计点中升阻比和翼根弯矩的多目标优化问题。采用分步嵌套优化的方法,首先,固定平面形状外形,优化展向的扭转角分布;然后优化固定拓扑形式下的平面形状参数,对于每一个平面外形,展向扭转角分布的优化为平面形状优化的内迭代;最后通过响应面的结果得到双目标的近似Pareto锋面。该方法对完成特定约束条件下的气动设计具有参考价值。     

综合考虑传热、流动与投资的换热器性能优化

在给定换热器传热量下导出使投资费用最少的换热表面的最佳匹配准则和使流动传热过程火用损失率最小（即反映运行费用最省）的换热性能最佳配比准则，并利用两准则间的相关性对换热器进行综合性能优化，从而获得最佳的结构参数、性能参数和运行参数．为显示优化方法过程，以圆形肋片管换热器为例进行具体的性能优化，经数值迭代最终获得最佳参数     

某地地埋管热响应试验研究与传热性能分析

地埋管换热器传热性能及传热过程的研究一直是地源热泵工程应用的理论基础和重点。结合河南某地地源热泵工程,针对不同埋管方式的垂直U型地埋管建立现场热响应试验系统,分析得到场地土壤等效导热系数为1.52 W/（K?m）;双U型地埋管换热器的换热效果比单U形管高30%左右,De32型双U地埋管的延米换热量比De25型高10%左右,地埋管延米换热量随载热流体流速的变化不呈正相关变化,存在最优流速使得换热器换热效果最好;以单位钻孔深度换热量最大作为优化条件提出优化U型地埋管换热器设计的方法,建议设计前试验确定适合管径和流体最优流速。     

板式换热器中蒸汽凝结换热特性

在板式换热器的蒸汽凝结换热试验台上进行了实验研究,获取蒸汽完全凝结和部分凝结两种典型工况下的换热和压降特性．且就板式换热器中蒸汽凝结过程的换热进行分析和处理,得到了一个在板片槽道中蒸汽凝结换热系数关联式．并推荐用于板式换热器的蒸汽凝结换热系数的计算．     

微小槽道散热器流动与换热实验研究

以 0 .4mm× 2 .0mm× 2 0mm的微小矩形槽道蔟为实验段 ,对水和 6 6 %乙二醇水溶液在底部加热的微小槽道散热器中的流动与换热特性进行了实验研究 ,实验的Re数范围为 2～ 2 5 0 0。实验结果表明 :水和乙二醇水溶液工质在微槽散热器中的流动阻力系数随Re数的增大而减小 ;对流换热的Nu数均随着Re数的增大而增加 ;在相同Re数下 ,Pr数大的乙二醇水溶液工质的Nu数大于水的Nu数。在实验基础上 ,获得了相应的流动阻力及换热系数的实验关联式     

一种复合型散热器传热性能和流动特性的研究

提出一种用于电力电子器件散热的矩形翅片与叉排钉柱结合的复合型散热器，该散热器的结构是在矩形翅片式散热器通道内适当的位置上设置两排钉柱。实验表明：在同样散热量和风速下，复合型散热器的热阻比矩形翅片式散热器低10％～20％；风速为2m／s时复合型散热器的流动阻力比矩形翅片式散热器高10％，比相同散热面积的叉排钉柱散热器的流动阻力要低得多；在相同风速和相同散热器底面温度下，复合型散热器单位面积的散热率与叉排钉柱散热器相当，比矩形翅片式散热器高10％～17％。     

板式热交换器流动分布的理论分析与实验研究

板式热交换器和相同形状波纹槽道的流阻和传热有较大的差距 ,通过流型观测发现板式热交换器内的流量分配不均匀 ,偏流的存在降低了板式热交换器的传热性能 ,增大了流阻 .在压力降测试的基础上 ,提出了单元流路分析的原理和方法 ,能够定量计算板式热交换器内的流量分布 ,并计算了BR10和BR12两种板式热交换器 .计算表明 ,进出口段的波纹形式能显著地影响板式热交换器内的流量偏差 .误差分析验证了单元流路分析结果的可靠性 .     

回填空气间隙对水平埋管换热性能的影响

建立了未夯实土壤初始温度数值计算模型,利用CFD软件求解,得到未夯实土壤初始温度数值计算结果,并将未夯实土壤初始温度数值计算结果与夯实情况下的理论计算值和实验测试数据进行比较,在该实验工况下,未夯实回填导致埋深2.2m处的土壤初始温度比夯实回填状况增大1℃左右.以未夯实土壤和夯实土壤的初始温度作为边界条件,建立埋深为2.2m的水平埋管耦合数值计算模型,利用CFD软件求解,得到土壤在未夯实和夯实情况下水平埋管换热器进出口温度及平均传热系数随时间的变化值,并与实验运行测试结果进行对比,在该实验条件下,土壤未夯实会使水平埋管进出口温度升高,系统效率降低,平均传热系数从2.71 W/(m·℃)下降到2.22 W/(m·℃).     

换热器在多种冲刷条件下的传热强化性能评价

对换热器在多种冲刷方式下采用粗糙肋面强化对流传热的综合性能指标评价方法进行了讨论，并提出了评价通用方程。该方程可较确切地评价出粗糙肋面的强化效果。     

结霜工况下平行流换热器的换热性能

测试了平行流换热器在结霜工况下的换热性能.研究了换热器的换热面积及表面换热效率随霜层厚度的变化,并采用对数平均温差（LMTD）法对结霜状况下霜层表面的换热系数进行了计算.结果显示,当霜层厚度达到0.4 mm时,换热器的换热面积下降18%左右,表面换热效率下降17.42%～24.78%;而换热系数的降低是换热器性能降低的重要因素,试验中换热器的换热系数均下降50%左右,百叶窗的霜堵是导致换热系数降低的主要原因.     

螺旋折流板换热器换热强化的数值研究

针对目前常用螺旋折流板换热器壳程的一个螺距主要采用4块折流板结构而严重影响换热器性能的问题,提出了一种旋梯式折面折流板新结构,用来封闭原始折流板之间的三角漏流区,使壳程流体接近连续的螺旋状流动。模拟结果表明:采用旋梯式折面折流板代替原始的扇形折流板后,换热器壳程流体的切向和径向速度大幅提升,轴向速度略有降低;换热器总传热系数增加51.7%~66.1%,壳程压降增加159.8%~186.2%,换热器的热性能因子提高了10.4%~17.0%,平均增加14.1%。采用旋梯式折面折流板能有效提高螺旋折流板的换热性能,且具有定位和安装简单、方便等优点,对于换热器的节能优化设计具有重要的指导意义。