【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及换热器设计领域，具体为一种对流换热肋型结构优化的仿真方法。
技术介绍
1、在换热通道内设置换热肋是一种常见的强化对流换热方法。通过增大换热面积、增强流体扰动，换热肋可以有效的强化对流换热。换热肋的形状各异，有圆柱肋、翼型肋、菱形肋等。设计师往往通过主观判断或猜测设计换热肋，再通过仿真计算、试验测试等手段验证换热肋结构设计的优劣。采用“设计-仿真计算-试验测试验证-修改设计-再次仿真计算-再次试验测试验证……”这种迭代循环的设计方法，费时费力，并且得到的优化结果往往只是局部最优解，而非全局最优解。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种对流换热肋型结构优化的仿真方法，以解决在换热肋设计过程中不断重复设计、计算、测试、再设计这一过程，费事费力，且结果不是全局最优解的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种对流换热肋型结构优化的仿真方法，包括：
4、s1：确定对流换热通道的几何边界条件，包括对流换热通道的高度、长度，构建对流换热通道的几何模型；
5、s2：确定构建换热肋几何形状所需的物理参数条件，包括经过所述对流换热通道的几何模型的换热流体的物性参数、热源参数，所述物性参数包括流体的密度、流体的粘度、流体的压力、流体的温度、流体的比热容，所述热源参数为所述对流换热通道的几何模型表面的热源功率；
6、s3：基于所述物性参数构建换热肋几何形状的方程组，基于所述热源参数构建所述方程组的边界条件；p>
7、s4：求解所述方程组，得到换热肋的几何形状。
8、进一步的，基于所述物性参数构建方程组，基于所述热源参数构建所述方程组的边界条件，包括：
9、所述方程组如公式(1)、(2)、(3)、(4)所示，
10、
11、
12、
13、
14、其中，ρ为流体密度；为流体速度矢量；μ为流体粘度；p为流体压力；const为任意常数；a为流体逆温度；t为流体温度；cp为流体比热容。
15、所述边界条件如公式(5)、(6)、(7)、(8)所示，
16、u|inlet＝u0 (5)
17、u|wall＝0 (6)
18、p|outlet＝p0 (7)
19、q|wall＝q0 (8)
20、其中，公式(5)、(6)为速度边界条件；公式(7)为压力边界条件；公式(8)为热源边界条件，u0为进口流速，单位为m/s；p0为出口压力，单位为pa；q0为热源发热功率，单位为w。
21、进一步的，求解所述方程组，得到换热肋的几何形状，包括：
22、求解所述方程组，得到流体的二维速度矢量；
23、根据所述流体的二维速度矢量，绘制流体流线及速度矢量场图；
24、基于所述流体流线及速度矢量场图，构建满足所述流体流线及速度矢量场图中流线分布的换热肋的几何形状。
25、进一步的，根据所述流体二维速度矢量，绘制流体流线及速度矢量场图，包括：
26、在流场二维空间内等间距的提取各个位置的速度矢量并画箭头，箭头的方向为速度矢量的方向，箭头的长度为归一化的速度幅值，所述箭头为速度矢量场图。所述归一化的速度幅值为速度幅值除以所述对流换热通道的宽度得到的结果；
27、对所述速度矢量场图中的每一个速度矢量做切线，并将得到的切线首尾相连，得到流体流线，得到流体流线及速度矢量场图。
28、进一步的，基于所述流体流线及速度矢量场图，在建模软件中构建满足所述流体流线及速度矢量场图中流线分布的换热肋几何形状，包括：
29、在所述流体流线及速度矢量场图中，找到速度矢量为0的边际；
30、找到所述速度矢量为0的边际对应的流线；
31、沿着所述流线平滑的画出的形状，即为换热肋的几何形状。
32、本专利技术给出一种对流换热肋型结构优化的仿真方法，通过确定对流换热通道的几何边界条件，包括对流换热通道的高度、长度，构建对流换热通道的几何模型，确定构建换热肋几何形状所需的物理参数条件，包括经过所述对流换热通道的几何模型的换热流体的物性参数、热源参数，所述物性参数包括流体的密度、流体的粘度、流体的压力、流体的温度、流体的比热容，所述热源参数为所述对流换热通道的几何模型表面的热源功率，基于所述物性参数构建换热肋几何形状的方程组，基于所述热源参数构建所述方程组边界条件，求解所述方程组，得到换热肋的几何形状，得到的换热肋几何条件是基于对流换热通道和换热流体的实际参数得到的，因此得到的换热肋几何形状是最适合所选择的对流换热通道，换热效果最优，解决了在换热肋设计过程中不断重复设计、计算、测试、再设计这一过程，费事费力且结果不是最优解的问题，节省了人力成本、时间成本、资源成本。
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1.一种对流换热肋型结构优化的仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1中所述的一种对流换热肋型结构优化的仿真方法，其特征在于，S3所述基于所述物性参数构建换热肋几何形状的方程组，基于所述热源参数构建所述方程组的边界条件，包括：
3.根据权利要求1所述的一种对流换热肋型结构优化的仿真方法，其特征在于，S4所述求解所述方程组，得到换热肋的几何形状，包括：
4.根据权利要求3所述的一种对流换热肋型结构优化的仿真方法，其特征在于，根据所述流体二维速度矢量，绘制流体流线及速度矢量场图，包括：
5.根据权利要求3所述的一种对流换热肋型结构优化的仿真方法，其特征在于，基于所述流体流线及速度矢量场图，构建满足所述流体流线及速度矢量场图中流线分布的换热肋几何形状，包括：
【技术特征摘要】
1.一种对流换热肋型结构优化的仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1中所述的一种对流换热肋型结构优化的仿真方法，其特征在于，s3所述基于所述物性参数构建换热肋几何形状的方程组，基于所述热源参数构建所述方程组的边界条件，包括：
3.根据权利要求1所述的一种对流换热肋型结构优化的仿真方法，其特征在于，s4所述求解所述方程组，得...
【专利技术属性】
技术研发人员：阎凯，庞学博，李峰，李杨，闫春霆，任晶，袁磊，贾红洋，孔丽君，
申请(专利权)人：中车大连机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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