本發(fā)明涉及百葉窗翅片微通道換熱器優(yōu)化，特別涉及一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法。

背景技術：

1、家用空調中常用百葉窗翅片微通道換熱器進行熱量交換，其優(yōu)點在于換熱效果好且流動阻力低等特點。對于百葉窗翅片微通道換熱器的設計優(yōu)化研究目前還十分不足，其結構的復雜性主要造成了百葉窗翅片微通道換熱器設計的障礙，同時也大大增加了優(yōu)化設計的工作量。

2、傳統(tǒng)的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法存在兩點不合理之處：首先，傳統(tǒng)的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法是利用已有的換熱器設計手冊上的經(jīng)驗公式進行設計，而實際上不同的百葉窗翅片微通道的換熱情況皆不同，傳統(tǒng)的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法無法考慮到該點，與實際不符。其次，利用傳統(tǒng)的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法進行換熱器設計工作時，其計算繁瑣且設計難度較大，使得百葉窗翅片微通道換熱器設計的工作量非常大，增加了設計時間。

3、背景技術部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構成本領域普通技術人員公知的現(xiàn)有技術的信息。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法，利用基于傳熱單元的遺傳算法尋優(yōu)，得到百葉窗翅片微通道換熱器的最優(yōu)設計，換熱效果突出且換熱器總體積偏小，便于換熱器小型化；大幅減少百葉窗翅片微通道換熱器優(yōu)化的工作量。

2、一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法包括：

3、步驟一，根據(jù)百葉窗翅片微通道換熱器選取換熱單元，對換熱單元的翅片和微通道進行建模，計算所述換熱單元的結構參數(shù)下的阻力因子和傳熱因子以用于驗證所述換熱單元有效性；

4、步驟二，提取所述換熱單元的結構參數(shù)建立樣本空間點，進行參數(shù)敏感性分析，分別計算每個樣本點所對應的幾何模型的換熱和流動狀況；

5、步驟三，選擇預后系數(shù)最大的參數(shù)子集，為每個響應變量建立響應面模型；

6、步驟四，基于所述響應面模型，應用遺傳算法在限制區(qū)間和約束條件內(nèi)尋優(yōu)，在保證換熱器總體積變小的情況下，換熱器換熱量增加，對應的風扇功率減?。?/p>

7、步驟五，將建立響應面的輸出參數(shù)作為遺傳算法尋優(yōu)的目標函數(shù)的子集，以在一定容量下降低所述百葉窗翅片微通道換熱器的風扇功率和提高換熱量為目標，得到對應的帕累托前沿，給出在該幾何參數(shù)維數(shù)區(qū)域下的最優(yōu)解。

8、所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法中，步驟一，建模包括百葉窗翅片及與其相鄰的上下兩側微通道，將翅片從中間分隔，只保留一半翅片和與其同側得微通道結構。

9、所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法中，結構參數(shù)下的阻力因子和傳熱因子包括換熱單元的翅片間距、扁管外高、百葉窗區(qū)域寬度、百葉窗角度、扁管內(nèi)寬和換熱單元扁管數(shù)。

10、所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法中，步驟二，樣本空間點滿足：，其中nt為微通道數(shù)、bti為扁管內(nèi)寬以及floor函數(shù)為向下取整函數(shù)，采用高級拉丁超立方采樣方法在限制區(qū)間內(nèi)建立樣本點表示輸入變量之間的非線性關系。

11、所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法中，每個樣本點所對應的幾何模型的換熱和流動狀況包括每個換熱單元所對應的換熱量和壓降以作為所述遺傳算法尋優(yōu)的輸入?yún)?shù)。

12、所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法中，預后系數(shù)為以評價建立的響應面模型的質量；其中,為預測誤差平方和，預測誤差基于交叉驗證來估計；為總變化量，，其中，是每個樣本實際輸出數(shù)據(jù)，為實際輸出數(shù)據(jù)均值，n是樣本數(shù)。

13、所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法中，步驟四中，利用遺傳算法尋優(yōu)是在滿足約束條件：,

14、下，實現(xiàn)換熱器總體積最小，換熱量最大，風扇功率最小的最優(yōu)值，其中，fw為風扇功率，fp為翅片間距，nc為換熱單元列數(shù)，pd為百葉窗區(qū)域寬度，hto為扁管外高，nr為換熱單元行數(shù)，為翅片側流體進出口壓降，q為換熱單元換熱量。

15、所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法中，步驟五中，利用遺傳算法尋優(yōu)過程中通過改變?nèi)齻€沖突目標參數(shù)的權重因子得到帕累托最優(yōu)前沿。

16、所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法中，百葉窗翅片微通道換熱器設于空調中。

17、和現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：本發(fā)明利用基于傳熱單元的遺傳算法尋優(yōu)，得到百葉窗翅片微通道換熱器的最優(yōu)設計，換熱效果突出且換熱器總體積偏小，便于換熱器小型化；大幅減少百葉窗翅片微通道換熱器優(yōu)化的工作量。

技術特征：

1.一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法，其特征在于，步驟一，建模包括百葉窗翅片及與其相鄰的上下兩側微通道，將翅片從中間分隔，只保留一半翅片和與其同側得微通道結構。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法，其特征在于，結構參數(shù)下的阻力因子和傳熱因子包括換熱單元的翅片間距、扁管外高、百葉窗區(qū)域寬度、百葉窗角度、扁管內(nèi)寬和換熱單元扁管數(shù)。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法，其特征在于，步驟二，樣本空間點滿足：，其中nt為微通道數(shù)、bti為扁管內(nèi)寬以及floor函數(shù)為向下取整函數(shù)，采用高級拉丁超立方采樣方法在限制區(qū)間內(nèi)建立樣本點表示輸入變量之間的非線性關系。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法，其特征在于，每個樣本點所對應的幾何模型的換熱和流動狀況包括每個換熱單元所對應的換熱量和壓降以作為所述遺傳算法尋優(yōu)的輸入?yún)?shù)。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法，其特征在于，預后系數(shù)為以評價建立的響應面模型的質量；其中,為預測誤差平方和，預測誤差基于交叉驗證來估計；為總變化量，，其中，是每個樣本實際輸出數(shù)據(jù)，為實際輸出數(shù)據(jù)均值，n是樣本數(shù)。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法，其特征在于，步驟四中，利用遺傳算法尋優(yōu)是在滿足約束條件：

8.根據(jù)權利要求1所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法，其特征在于，步驟五中，利用遺傳算法尋優(yōu)過程中通過改變?nèi)齻€沖突目標參數(shù)的權重因子得到帕累托最優(yōu)前沿。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法，其特征在于，百葉窗翅片微通道換熱器設于空調中。

技術總結
本公開揭示了一種基于傳熱單元優(yōu)化的百葉窗翅片微通道換熱器設計方法，該方法中，根據(jù)百葉窗翅片微通道換熱器選取換熱單元，對換熱單元的翅片和微通道進行建模，提取換熱單元的結構參數(shù)建立樣本空間點，選擇預后系數(shù)最大的參數(shù)子集，為每個響應變量建立響應面模型；基于響應面模型，應用遺傳算法在限制區(qū)間和約束條件內(nèi)尋優(yōu)，在保證換熱器總體積變小的情況下，換熱器換熱量增加，對應的風扇功率減小；將建立響應面的輸出參數(shù)作為遺傳算法尋優(yōu)的目標函數(shù)的子集，以在一定容量下降低百葉窗翅片微通道換熱器的風扇功率和提高換熱量為目標，得到對應的帕累托前沿，給出在該幾何參數(shù)維數(shù)區(qū)域下的最優(yōu)解。

技術研發(fā)人員：屈治國,楊宇清,王學亮
受保護的技術使用者：西安交通大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2