一种基于数字孪生技术的管束对流换热特性测试实验系统及实验方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于数字孪生技术的管束对流换热特性测试实验系统及实验方法，属于管束对流换热特性测试领域。为解决现有传热学实验教学中学生难以直观分析流体的运动和传热过程，难以深入理解传热与流体力学复杂作用关系，实验操作与数据采集功能不够智能化和高效化的问题。构建虚实结合的数字孪生实验系统，通过实时数据交互不断优化虚拟孪生模型，提高模型精度和可靠性；相较于传统的虚拟实验系统，本发明专利技术的真实性和可靠性更高；可实现管束式换热器结构内难以布置传感器区域的温度、压力场监测功能，可及时发现是否存在超温超压的情况；并在一定程度上计算未来时刻系统温度、压力分布，实现超前预测与预警功能，以防止设备损坏或造成安全事故。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管束结构对流换热特性测试，具体而言，涉及一种基于数字孪生技术的管束对流换热特性测试实验系统及实验方法。

技术介绍

1、当前，数字化技术已经成为各行各业发展与升级的关键驱动力之一，在工业生产领域，数字化技术通过引入智能制造系统、物联网(iot)和机器人自动化，实现了生产过程的精准控制和资源优化配置，大大提高了生产效率和产品质量。其中，在能源动力类专业，流动换热实验是传热学/热工学等专业课程实验的重要组成部分，对于理解和掌握流体在管道和设备中传递热量的机理至关重要。在这类实验中，通过模拟流体在实际工程中的运动状态，可以研究流速、流体性质、管道结构、温差等因素对换热效率的影响。

2、现有专利如一种用于反应堆热工实验教学的超临界二氧化碳装置(专利号：cn202110168687.x)和一种桌面型空空板翅式热交换器性能测试装置(专利号：cn112432798a)，分别提供了适用于热交换器实验教学和适用于反应堆热工水力实验教学的系统，但在数据采集、自动化程度、实验灵活性以及教学辅助功能方面具有明显劣势，导致管束式换热器结构内难以布置传感器区域本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于数字孪生技术的管束对流换热特性测试实验系统，其特征在于：包括实体实验模块、虚拟孪生系统模块和人机交互模块，

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的管束对流换热特性测试实验系统，其特征在于：所述实验段包括方形通道和方形通道内设置的管束，所述管束包括若干个均布的圆形电加热管，每个圆形电加热管均与多回路功率箱连接，用于实现方形通道内的加热功率均匀分布条件下和热功率非均匀分布条件下的对流换热特性实验研究；所述管束沿气流流动方向分为入口段、充分发展段和扰流段；

3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生技术的管束对流换热特性测试实验系统，其特征在于：还包括...

【技术特征摘要】

1.一种基于数字孪生技术的管束对流换热特性测试实验系统，其特征在于：包括实体实验模块、虚拟孪生系统模块和人机交互模块，

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的管束对流换热特性测试实验系统，其特征在于：所述实验段包括方形通道和方形通道内设置的管束，所述管束包括若干个均布的圆形电加热管，每个圆形电加热管均与多回路功率箱连接，用于实现方形通道内的加热功率均匀分布条件下和热功率非均匀分布条件下的对流换热特性实验研究；所述管束沿气流流动方向分为入口段、充分发展段和扰流段；

3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生技术的管束对流换热特性测试实验系统，其特征在于：还包括控制单元，所述控制单元包括控制器，所述控制器分别与多回路功率箱、电压变频器、离心引风机、流量调节阀、气体质量流量计、多路温度巡检仪和摄像头连接，用于控制实体实验模块中的各参数设定且收集实验过程的实时数据。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生技术的管束对流换热特性测试实验系统，其特征在于：所述c...

【专利技术属性】
技术研发人员：来庆志，白玉洁，樊浩然，田涛，范准峰，张春晓，曾伟，王敏，乔兰清，谭建宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：