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申请/专利权人：东北大学

摘要：本发明公开了一种基于克里金法的管状换热器换热误差可靠性分析方法，涉及换热分析领域。采用正态随机抽样形成用于训练克里金模型的参数样本；通过数值模拟计算得到正态分布抽取的参数样本所对应的换热效率响应输出值，作为训练样本，其余的作为对照样本；建立克里金代理模型，并对克里金代理模型进行训练；将训练后的克里金模型的计算结果与对照样本的进行对比，直至计算结果的相对误差满足设定的精度要求；对服从正态随机分布的10α个特征参数样本进行代理计算；基于克里金代理模型计算结果，通过蒙特卡洛方法对换热器换热误差可靠性进行预测，需要少量数值模拟计算即可预测换热器的换热误差可靠性，有效的提升了换热器换热误差可靠性的计算效率。

主权项：1.一种基于克里金法的管状换热器换热误差可靠性分析方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：确定管状换热器热效率的相关特征参数x，采用正态随机抽样的方式形成用于训练克里金模型的参数样本；步骤2：以步骤1中的相关特征参数x作为均值，设置变异系数，采用正态分布的方式对参数样本进行抽取，通过数值模拟计算得到抽取的参数样本所对应的换热效率响应输出值，作为训练样本；所述步骤2的具体过程为：采用数值模拟计算的方式对换热管内的流动及换热过程进行模拟，数值模拟计算过程所服从的控制方程在笛卡尔坐标系下x，y，z中写成张量形式，如式2-式9所示：连续方程： 动量方程： 能量方程： 其中，T为温度，ρ为密度，P为流动工质的压力；μt为换热工质湍流时的动力粘度，λt为换热工质湍流时的导热系数；xi流动工质在i方向的瞬间位移；xj流动工质在j方向的瞬间位移；E为能量；Pr为普朗特数；Prt为换热工质湍流时的普朗特数，ui为坐标中i方向的流动速度，uj为坐标中j方向的流动速度；湍流模型为Realizablek-ε模型，其中，湍动能k的等式，如式5所示： 其中，湍流耗散率ε的等式，如式6所示： Γk为湍流模型中的常数；C1、C2为常数；表示y方向速度；如式7所示： 其中，σk表示湍动能湍流普朗特数；σε表示湍流耗散率的湍流普朗特数，如式8所示：σk＝1.0,σε＝1.28换热效率响应输出值为用于表示对流换热强烈程度的努塞尔数Nu，其计算方式，如式9所示： 其中，h为对流换热系数；dh为换热器入口截面的当量直径；步骤3：建立克里金代理模型，通过所述训练样本对克里金代理模型进行训练；步骤4：计算所述训练样本以外的参数样本所对应的换热效率响应输出值，作为对照样本；步骤5：以训练后的克里金模型对所述对照样本进行代理计算，并将计算结果与步骤4中所述对照样本的进行对比，直至计算结果的相对误差满足设定的精度要求；步骤6：采用步骤5中满足精度要求的克里金代理模型对服从正态随机分布的10α个特征参数样本进行克里金代理模型计算，α大于等于6；基于克里金代理模型计算结果，通过蒙特卡洛方法进行概率分析，对管状换热器换热误差可靠性进行分析预测。

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