申请/专利权人：地平线(天津)科学技术应用研究有限公司;新疆阗丰农业科技有限责任公司

申请日：2024-01-29

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN117648778B

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F30/23;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2024.03.22#实质审查的生效;2024.03.05#公开

摘要：本发明公开了一种单管多翅片排管蒸发器的优化设计方法，旨在提供一种能够缩短设计周期，降低优化开发成本的设计方法。包括下述步骤：（1）建立排管蒸发器的二维有限元模型；（2）根据排管蒸发器的工作环境设置二维有限元模型中固体及排管外部的流体的初始条件、边界条件以及有限元区域的物理场；（3）根据约束条件，以单位管材制冷量为目标函数，将翅片高度及翅片间夹角作为优化设计变量，建立排管蒸发器优化模型；（4）求解排管蒸发器优化模型，得到优化结果；（5）将所得优化结果导入仿真软件中进行仿真计算得到仿真计算结果；（6）根据所得仿真计算结果，得到排管蒸发器优化设计方案。该方法设计周期短，开发成本低。

主权项：1.一种单管多翅片排管蒸发器的优化设计方法，其特征在于，包括下述步骤：（1）建立排管蒸发器的二维有限元模型，所述排管蒸发器的二维有限元模型包括翅片高度、翅片间夹角、排管内径、排管外径及设计域范围；（2）根据所述排管蒸发器的工作环境设置二维有限元模型中固体及排管外部的流体的初始条件、边界条件以及有限元区域的物理场；（3）根据约束条件，以单位管材制冷量为目标函数，将翅片高度及翅片间夹角作为优化设计变量，建立排管蒸发器优化模型；（4）求解所述排管蒸发器优化模型，得到满足单位管材制冷量条件时所对应的翅片高度及翅片间夹角参数的优化结果；（5）将所得优化结果导入仿真软件中进行仿真计算得到仿真计算结果；（6）根据所得计算结果，判断优化翅片结构后的单位管材制冷量是否满足设计要求，若满足设计要求则确定为最终排管蒸发器结构；若不满足设计要求，则重复步骤（4），继续优化翅片高度及翅片间夹角，直到翅片高度及翅片间夹角满足设计要求，得到排管蒸发器优化设计方案；步骤（2）中，所述流体为湿空气，所述固体为排管和翅片，所述物理场为湿空气传热物理场与层流物理场；湿空气的初始条件包括：粘度为1.82×10-5m2s，导热系数为0.0267WmK，初始温度为20℃，压力为101.325kPa，相对湿度为0.5%RH，密度为1.205kgm3；边界条件包括：排管内径处设置初始温度恒壁温为-8℃，设计域的外边界设置传热系数为0.67Wm2K的热通量边界；步骤（1）中，所述排管蒸发器的二维有限元模型的设置方法为：建立一个0.3m×0.4m的有限元区域，将排管蒸发器结构置于距有限元区域顶部0.15m处的中心位置，排管蒸发器的圆管内不设置有限元区域，设置翅片以所述有限元区域中心位置为基准，翅片平行所述有限元区域方向放置，所有翅片关于轴线对称放置，所述翅片高度设置为当前排管蒸发器的翅片高度，除排管与翅片区域外的有限元区域为湿空气，排管与翅片为铝材；步骤（3）中，单位管材制冷量通过下式（1）获得： （1）其中，Qm为单位管材制冷量；Q为排管蒸发器总制冷量；m为排管蒸发器的总质量；所述排管蒸发器优化模型的建立采用式（2）、（3）所示的控制方程： （2） （3）；其中，为流体速度，ρ为流体密度，T为时间，p为压强，单位矩阵，μ为动力粘度，为浮升力，g为重力加速度；所述约束条件为翅片高度L及翅片间夹角A，如式（4）、式（5）所示：0.03≤L≤0.1（4）；5°＜A≤180°（5）；构建目标函数，选取单位管材制冷量最大为目标。

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