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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种航空发动机燃滑油微通道换热单元多目标优化方法，通过安装三角形涡流器强化换热，以科尔本传热因子j和范宁摩擦系数f分别评价其换热与流动特性，基于CFD数值仿真方法，创建不同三角形VGs构型参数下翼型翅片PCHE燃滑油换热单元的流动和换热特性数据库，并构建三角形VGs构型参数对燃滑油换热单元的流动和换热特性预测的代理模型，综合考虑燃滑油换热单元的高换热性能及低压力损失需求，构建三角形VGs构型参数多目标优化模型，并确定优化的三角形VGs构型。本发明为翼型翅片PCHE换热单元中三角形VGs构型参数的优化设计提供了新的方法。

主权项：1.一种航空发动机燃滑油微通道换热单元多目标优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立翼型翅片PCHE燃滑油换热单元物理模型，确定三角形VGs构型参数为三角形的顶角α，三角形的斜边长LVG，三角形VGs的攻角β，三角形VGs与临近翼型翅片的水平距离La,VG，三角形VGs与临近翼型翅片的垂直距离Lb,VG，以及各构型参数的变化范围；步骤二：确定翼型翅片PCHE燃滑油换热单元计算流体域数学模型和边界条件，并采用k-epsilon湍流模型来求解换热单元的流动与换热问题；边界条件将流体入口设置为质量流入口条件，流体出口设置为压力出口条件，流体出口设置为压力出口条件，上下壁面设置为周期性边界条件，左右壁面设置为对称边界条件，其他固体壁面设置为绝热壁面条件，冷、热流体和换热器固体部分的交界面为流固耦合边界条件，航空燃油为冷流体，航空滑油为热流体，不锈钢为换热单元材料，并确定典型工况条件；步骤三：对三角形VGs的构型参数变化范围内进行拉丁超立方抽样，得到相应的输入数据集，并对输入数据集采用CFD数值仿真计算，得到不同构型参数下的翼型翅片PCHE换热单元的科尔本传热因子j和范宁摩擦系数f，建立输入数据集相对应的输出数据集；步骤四：将步骤三获得的输入数据集和输出数据集随机划分为训练集、测试集、验证集，分别用于翼型翅片PCHE燃滑油换热单元的流动与换热性能预测中参数的拟合、优化以及验证；步骤五：基于BP神经网络，将步骤四中训练集、测试集的输入数据集与输出数据集分别作为BP神经网络模型的输入与输出，进行多次训练与测试得到构型参数与科尔本传热因子j、范宁摩擦系数f之间的映射关系，获得不同三角形VGs构型参数下的燃滑油换热单元的流动与换热性能；此后，将验证集的数据输入到燃滑油换热单元的性能预测模型，用于验证该模型精度与泛化能力，得到一个高精度的燃滑油换热单元的流动与换热性能预测模型；步骤六：以满足最大的科尔本传热因子j的同时，获得最小的范宁摩擦系数f为目的，建立三角形VGs的构型参数多目标优化模型，并确定进气口构型参数变化约束条件，如下所示： 1 2其中，为建立的三角形VGs的构型参数多目标优化模型，和分别是由多目标优化模型计算所得到的科尔本传热因子和范宁摩擦系数；步骤七：在步骤六中建立的多目标优化模型的基础上，采用MATLAB多目标遗传算法用于解决多目标函数的优化问题，通过选择、交叉和变异来搜索最优解的近似集合，获得Pareto解集；步骤八：采用LINMAP方法通过权重和线性规划技术的结合，同时考虑科尔本传热因子j和范宁摩擦系数f的权重做出决策，通过调整权重，平衡两个目标的重要性，从而找到最优的三角形VGs构型参数。

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百度查询： 南京航空航天大学 一种航空发动机燃滑油微通道换热单元多目标优化方法