飛機(jī)地面除冰加熱系統(tǒng)是一種維護(hù)民機(jī)冬季安全飛行的重要設(shè)備。整個(gè)系統(tǒng)的工作效率主要受到其主要加熱元件(加熱管)性能的影響。為了實(shí)現(xiàn)除冰液的高效加熱,本文采用擴(kuò)展表面增強(qiáng)擾流的方法,提出一種新的異型管—雙螺旋梯形槽管。引入NCGA和NSGA-II算法對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì),分析管內(nèi)流動(dòng)和傳熱特性,以提高加熱效率。新異型管在普通圓管基礎(chǔ)上進(jìn)行變形設(shè)計(jì),增添了一種雙螺旋梯形槽,該梯形槽的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括上底寬m、槽深h和底角?。優(yōu)化目標(biāo)選擇努塞爾數(shù)Nu和綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)PEC的極大值以及流阻系數(shù)f的極小值。應(yīng)用最優(yōu)拉丁超立方算法對(duì)異型管結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)行試驗(yàn)設(shè)計(jì),從而得到20組試驗(yàn)點(diǎn)。分別對(duì)各組試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行建模、網(wǎng)格劃分和仿真計(jì)算,擬合試驗(yàn)結(jié)果得到多項(xiàng)式響應(yīng)面近似模型。采用三維響應(yīng)面和靈敏度方法,分析近似模型參數(shù)變化對(duì)Nu、f和PEC的影響。針對(duì)異型管結(jié)構(gòu)參數(shù)的近似模型,采用較為成熟的NCGA和NSGA-II算法對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。比較兩種算法得到的pareto前沿,進(jìn)而獲得結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)解范圍。當(dāng)雷諾數(shù)Re取3000²0000時(shí),管內(nèi)為湍流狀態(tài),進(jìn)而分析Nu、f和PEC隨R...

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 強(qiáng)化傳熱技術(shù)及理論
        1.2.1 強(qiáng)化傳熱技術(shù)概述
        1.2.2 計(jì)算流體力學(xué)在結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的應(yīng)用
        1.2.3 加熱元件結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法
    1.3 本文的研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排
第二章 雙螺旋梯形槽管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.1 異型管概念設(shè)計(jì)
    2.2 建立雙螺旋梯形槽管模型
    2.3 理論方法
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 湍流計(jì)算模型選擇
        2.3.3 數(shù)值模擬的假設(shè)
        2.3.4 仿真平臺(tái)
    2.4 邊界條件及求解器設(shè)置
    2.5 管內(nèi)流體及材料物性參數(shù)選擇
    2.6 網(wǎng)格劃分及無關(guān)性
    2.7 數(shù)值模擬可靠性驗(yàn)證
    2.8 本章小結(jié)
第三章 近似模型的建立與分析
    3.1 設(shè)計(jì)變量
    3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)
    3.3 優(yōu)化流程
    3.4 試驗(yàn)點(diǎn)選取
    3.5 響應(yīng)面近似模型的求解
        3.5.1 建立近似模型的流程
        3.5.2 近似模型的選取
        3.5.3 構(gòu)建響應(yīng)面近似模型
    3.6 三維響應(yīng)面分析
        3.6.1 多變量對(duì)Nu的影響分析
        3.6.2 多變量對(duì)f的影響分析
        3.6.3 多變量對(duì)PEC的影響分析
    3.7 靈敏度分析
        3.7.1 設(shè)計(jì)變量對(duì)Nu的靈敏度影響
        3.7.2 設(shè)計(jì)變量對(duì)f的靈敏度影響
        3.7.3 設(shè)計(jì)變量對(duì)PEC的靈敏度影響
    3.8 本章小結(jié)
第四章 異型管結(jié)構(gòu)參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化
    4.1 優(yōu)化流程設(shè)置
        4.1.1 優(yōu)化算法的選擇
        4.1.2 多目標(biāo)優(yōu)化的求解設(shè)置
        4.1.3 最優(yōu)解組合
    4.2 pareto最優(yōu)解集分析
    4.3 優(yōu)化后異型加熱管傳熱性能及流阻分析
        4.3.1 不同雷諾數(shù)對(duì)努塞爾數(shù)的影響
        4.3.2 不同雷諾數(shù)對(duì)流阻系數(shù)的影響
        4.3.3 不同雷諾數(shù)對(duì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄A
附錄B
作者簡(jiǎn)介
致謝



本文編號(hào)：3846322