一种基于响应面模型的微流道换热器优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于响应面模型的微流道换热器优化设计方法，包括选取微流道换热器的关键几何参数作为优化设计参数，构建关于流动压降和换热效能作为设计目标参数的响应面模型；利用响应面模型结合遗传算法获得Pareto最优边界，以Pareto最优边界获得换热器性能最优时对应的微流道几何结构值；结合至少包括换热器结构强度校核准则、换热器放置空间、换热板片工艺极限要求，根据获得的换热器性能最优时对应的微流道几何结构值完成换热器的整体结构优化设计。本发明专利技术可获得换热器性能最佳时的微流道几何结构，有助于微流道换热器换热性能的提升和系统运行阻力的降低。易于实现，以低成本、高效方式进行换热器性能优化提升。高效方式进行换热器性能优化提升。高效方式进行换热器性能优化提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于响应面模型的微流道换热器优化设计方法


[0001]本专利技术涉及换热器设计领域，具体涉及一种基于响应面模型的微流道换热器优化设计方法。

技术介绍

[0002]印刷电路板式换热器(PCHE)是一种能够承受高温高压、体积紧凑、换热效能高的新型换热器，其在液化天然气领域、核能利用领域以及制氢行业被广泛应用。该型换热器主要由管箱1、换热芯块2、二次侧进出口接管3
‑
1和3
‑
2、一次侧进出口接管4
‑
1和4
‑
2构成(附图1所示)。其主要制造工艺包括微通道蚀刻成型和换热芯体扩散焊成型，其显著特征为换热芯体包含大量微小的流道和具有极高的机械结构强度。在PCHE中，折线微通道PCHE因其较高的换热性能和工艺简便性成为应用最为广泛的一类PCHE。
[0003]对于PCHE换热器而言，分析其运行性能的最重要指标是流动压降和换热效能，一台性能优异的换热器具备较小的流动压降和较高的换热效能，因此在折线微流道换热器优化设计中需将流动压降和换热效能作为最终的优化目标。对于折线微流道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于响应面模型的微流道换热器优化设计方法，其特征在于，包括：S1：选取微流道换热器的关键几何参数作为优化设计参数，构建关于流动压降和换热效能作为设计目标参数的响应面模型；S2：利用所述响应面模型结合遗传算法获得Pareto最优边界，以所述Pareto最优边界获得换热器性能最优时对应的微流道几何结构值；S3：结合至少包括换热器结构强度校核准则、换热器放置空间、换热板片工艺极限要求，根据获得的所述换热器性能最优时对应的微流道几何结构值完成换热器的整体结构优化设计。2.如权利要求1所述的一种基于响应面模型的微流道换热器优化设计方法，其特征在于，所述关键几何参数包括流道倾角、纵向节距以及半圆形流道直径。3.如权利要求1所述的一种基于响应面模型的微流道换热器优化设计方法，其特征在于，所述步骤S1中，响应面模型的构建方法包括：(1)利用拉丁超立方抽样方法选择设计点；(2)获得所述设计点对应的优化目标值；(3)根据所述设计点和对应的优化目标值，建立微流道几何结构参数与设计目标参数之间的函数关系：式中，y
i
表示目标函数；n为设计变量的数量；x
i
、x
j
为几何结构优化设计参数；β0代表常数项系数，β
j
代表一次方项系数，β
jj
代表同参数二次方项系数，β
ij
代表不同参数间二次方项系数。4.如权利要求3所述的一种基于响应面模型的微流道换热器优化设计方法，其特征在于，利用拉丁超立方抽样方法分层随机抽样建立m
×
n矩阵，以确定各设计点；n为设计变量的数量，m为每个设计变量选取的设计点数量。5.如权利要求1所述的一种基于响应面模型的微流道换热器优化设计方法，其特征在于，所述步骤S2中，利用NSGAⅡ非支配排序遗传算法结合所述响应面模型，得到优化设计参数范围内的Pareto最优边界，以所述Pareto最优边界作为微流道换热器几何结构优化设...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐佳，黄彦平，刘旻昀，臧金光，刘光旭，刘睿龙，卓文彬，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：