[发明专利]一种多通道板式换热器进出口设计方法

摘要

本发明涉及一种基于CFD、代理模型、曲线参数化方法及优化算法的多通道板式换热器进出口设计方法，先根据传统换热器设计方法及应用要求确定板式换热器的基本结构参数，然后通过选用合理的曲线表达式，对各通道壁面起点位置连接曲线进行参数化，运用LHS方法设计样本点，对各样本点对应的换热器结构在运行工况下实施CFD计算获得样本数据，根据样本数据建立流量分布、流动阻力的代理模型，并运用优化算法对代理模型在设计空间内进行寻优。本发明的设计方法能准确而高效的完成多通道板式换热器进出口的优化设计，减小换热器进出口区域复杂流道结构对流量分配的影响，从而提高流动均匀性，减小流动阻力，改善换热器综合性能。

主权项

1.一种多通道板式换热器进出口设计方法，其特征在于，通过曲线参数化方法对各通道壁面起点位置连接曲线进行参数化，使每一组优化参数通过它对应的曲线确定所有通道壁面起点位置，具体包括以下步骤：1)根据给定的热力参数，按照传统换热器设计方法确定板式换热器的基本结构参数，确定换热通道长度、宽度、高度；确定集管直径、导流段长度，各通道壁面起点位置统一沿流动方向对齐；2)选用合理的曲线表达式，对各通道壁面起点位置连接曲线进行参数化，从而确定优化参数，进出口各通道壁面保持中心对称；3)运用LHS方法设计一定数量的样本点，对各样本点对应的换热器结构在运行工况下实施CFD计算，得到各样本结构中各通道流量具体分布，并计算流动均匀性指标f1及阻力指标f2；4)根据样本数据，针对流量分布和流动阻力分别建立关于各个参数的代理模型，用于预测流量分布和流动阻力；5)根据建立的代理模型，以流动均匀性指标f1及阻力指标f2加权平均F为目标函数，流动均匀性运用优化算法在设计空间内寻优得到最优的通道壁面布置方案；6)对最优点进行CFD验证，若指标f1或f2代理模型预测值与CFD计算结果相对误差超过10％，则将此数据点作为新的样本补充进入样本数据，重复步骤3)，4)，5)，6)，直到误差满足要求；7)若当前最优点均匀性、阻力满足要求，则完成设计，否则调整集管直径，导流段长度参数，重复步骤2)，3)，4)，5)，6)直至均匀性、阻力满足要求；所述步骤2)中的优化参数应通过对各通道壁面起点位置连接曲线进行参数化而确定，每一组优化参数通过它对应的曲线确定所有通道壁面起点位置；所述步骤2)中的参数化方法采用的曲线形式包括Bezier样条、B样条曲线。