本文關(guān)鍵詞：基于遺傳算法的強化傳熱與流動特性的優(yōu)化機理研究

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【摘要】：在眾多工程應(yīng)用中,熱量傳遞是一種最為常見的能量傳遞方式,其效率對系統(tǒng)及設(shè)備的運行效率有最為直接的影響。除此之外,流體流動特性也因其在工業(yè)領(lǐng)域中存在的普遍性和造成的能量損耗對工業(yè)生產(chǎn)效率的重要影響,而得到廣泛的關(guān)注和研究。因此,對于傳熱過程及流動過程中內(nèi)在規(guī)律的揭示以及優(yōu)化機理的探討,對于減少工業(yè)能源損失,提高工業(yè)生產(chǎn)效率具有十分重要的理論指導(dǎo)意義和工程實踐價值。對于流動減阻和強化傳熱問題,一般采用主動式或者被動式方法進行優(yōu)化研究,并已獲得了比較成熟的研究結(jié)果,對于生產(chǎn)實際也提供了重要的指導(dǎo)。然而,這種優(yōu)化僅能在有限局部范圍內(nèi)進行,從而使優(yōu)化過程局限性較強。鑒于此,本文在新興優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上,打破傳統(tǒng)的局部范圍內(nèi)的被動搜索過程,基于遺傳算法,在全局范圍內(nèi)進行主動的最優(yōu)解搜索。研究了基于幾何參數(shù)優(yōu)化的翅片強化傳熱的過程,同時結(jié)合數(shù)值模擬和遺傳算法的協(xié)同優(yōu)化仿真特點,在Re=100-200范圍內(nèi),進行了槽道內(nèi)鈍體繞流的自適應(yīng)優(yōu)化研究。在以散熱量為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的情況下,提出了“步進式”遺傳算法,在翅片的肋基溫度、翅片高度和肋基橫截面積一定的情況下,相比于一般的遺傳算法優(yōu)化結(jié)果,最大散熱量增幅明顯,可提高6.5%。對于流動減阻的協(xié)同優(yōu)化仿真過程,以圓柱繞流為初始狀態(tài)進行了自適應(yīng)的優(yōu)化過程。由于形狀優(yōu)化,鈍體形狀由初始的圓形變化到接近于流線型,并且推遲了邊界層分離,使阻力系數(shù)得到大幅減小,減阻幅度最高達29.3%。除此之外,更為平緩的形狀也使升力系數(shù)的幅值大幅減小,以及斯特勞哈爾數(shù)的略微增加。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK124

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