[发明专利]一种流体回路辐射器性能的能质比优化方法

摘要

一种流体回路辐射器性能的能质比优化方法，采用理论分析与数值计算相结合的方法，实现了所述流体回路辐射器能质比的优化分析。首先建立辐射器传热过程能量方程式，并给出了辐射器能质比及微元段能质比（散热性能与质量比值）表达式；然后利用解析法对流体回路辐射器肋宽进行了初步优化；在此基础上，以枚举法的方式，对微元段能质比表达式直接求解，实现了基于散热需求的管径的优化分析。本发明对管肋式辐射器的优化设计具有很好的参考价值。

主权项

一种流体回路辐射器性能的能质比优化方法，其特征在于步骤如下：(1)确定所述流体回路辐射器的能量平衡关系式为：$h(T_f-T_0){\mathrm{\πD}}_i=\mathrm{\ϵ\σ}(T_0^4-T_s^4)(2H{\mathrm{\η}}_0+0.5\mathrm{\π}{D}_o),$其中，h为对流换热系数，T_f和T₀分别为所述流体回路辐射器的工质温度和肋根温度，D_i为流体回路内径，ε为所述流体回路辐射器的表面发射率，σ为斯忒藩‑玻耳兹曼常数，T_s为空间热沉等效温度，H为所述流体回路辐射器的肋宽，D_o为所述流体回路的外径，η₀为所述流体回路辐射器的净肋效率且η₀＝(1‑1.255ζ+1.585ζ²)ζ≤0.21，ζ为传导参数且λ为所述流体回路辐射器的材料导热系数，δ为所述流体回路辐射器的肋片厚度；(2)通过步骤(1)中确定出的能量平衡关系式得出辐射器能质比表达式及微元段能质比表达式；(3)利用解析法优化所述流体回路辐射器的最佳肋宽；(4)利用步骤3得到的所述流体回路辐射器的最佳肋宽，对所述流体回路辐射器进行以能质比最大化为目标的优化，具体为：(4.1)首先确定不同肋根温度T₀下微元能质比E_r，Δl关于不同管径数值(D_i，i＝1，2...)的变化规律，做出最大微元能质比E_r，Δl关于肋根温度T₀及管径系列的曲线图；(4.2)通过公式Q_r＝ρq_vC_p(T_in‑T_out)计算不同管径(D_i，i＝1，2...)下流体回路辐射器的出口温度T_out，其中，Q_r为所述流体回路散热器的散热需求指标，ρ为流体回路工质密度，T_in为工质进口温度，q_v为工质体积流量，C_p为工质定压比热；(4.3)通过公式计算所述流体回路辐射器的工质总平均温度令所述流体回路辐射器的肋根总平均温度等于根据步骤(4.1)中最大微元能质比E_r，Δl关于肋根温度及管径曲线，确定不同管径下，对应的微元能质比数值，该数值最大的所对应管径值即为所述流体回路辐射器的最佳管径，对应的微元能质比数值约等于为流体回路辐射器能质比。