| 一种基于变分方法的高效换热结构自适应优化设计方法 | |
范学军 ; 李轩; 陆阳; 吴坤
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| 2023-06-02 | |
| Rights Holder | 中国科学院力学研究所 ; 合肥中科重明科技有限公司 |
| Abstract | 本发明实施例公开了一种基于变分方法的高效换热结构自适应优化设计方法，包括如下步骤：确定换热结构的边界条件、几何形状和热流密度，其中边界条件包括几何边界条件和热边界条件；建立换热结构基于变分法方法的自适应优化模型，并先基于几何边界条件形成随形网格，再在随形网格的基础上按照根据热边界条件生成自适应网格；基于自适应网格确定冷却通道的几何尺寸、形状和分布，并计算换热结构的温度分布；建立目标函数并判断目标函数是否满足需求，当满足需求时输出换热结构参数，否则返回步骤300；本发明能够根据边界条件的不同或变化而相应调整，无论是用于冷却还是加热，该换热结构与传统的换热结构相比，能够提高换热量，换热效果更好。 |
| Application Date | 2019-07-16 |
| Application Number | CN201910639486.6 |
| Patent Number | CN110427661B |
| Claim | 1.一种基于变分方法的高效换热结构自适应优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤100、确定换热结构的边界条件、几何形状和热流密度，其中边界条件包括几何边界条件和热边界条件；所述换热结构包括推力室壁面，在所述推力室壁面内设有冷却通道，所述冷却通道的出口和入口分别设置在推力室壁面的两个侧面，其中，换热结构的热边界条件和几何边界条件具体为推力室壁面的热流密度和外形尺寸； 步骤200、建立换热结构基于变分法方法的自适应优化模型，并先基于几何边界条件形成随形网格，再在随形网格的基础上按照热边界条件生成自适应网格； 生成随形网格的具体步骤为： 建立冷却通道内冷却剂流体的势流函数：F＝ξ+iη，其中ξ为势函数，η为流函数，ξ和η满足拉普拉斯方程，即 交换变量和自变量得到： 其中，β＝-(xξxη+yξyη)，为哈密顿算子，x和y是物理场横纵坐标，ξ和η是计算场横纵坐标，xη是x对η的一阶偏导数，xξ是x对ξ的一阶偏导数，xξξ是x对ξ的二阶偏导数，xηη是x对η的二阶偏导数，xξη是x对ξ和η各求一阶偏导数；yη是y对η的一阶偏导数，yξ是y对ξ的一阶偏导数，yξξ是y对ξ的二阶偏导数，yηη是y对η的二阶偏导数，yξη是y对ξ和η各求一阶偏导数； 根据上述公式生成推力室壁面的随形网格； 步骤300、基于自适应网格确定冷却通道的几何尺寸、形状和分布，并计算换热结构的温度分布； 步骤400、建立目标函数并判断目标函数是否满足需求，当满足需求时输出换热结构参数，否则返回步骤300。 |
| Language | 中文 |
| Classification | 发明授权 |
| Status | 有效 |
| Note | 授权 |
| Country | 中国 |
| Agency | 北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙) |
| Document Type | 专利 |
| Identifier | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/93902 |
| Collection | 高温气体动力学国家重点实验室 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 范学军,李轩,陆阳,等. 一种基于变分方法的高效换热结构自适应优化设计方法. CN110427661B[P]. 2023-06-02. |
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| 000000_20191108_0A_C（1100KB） | 专利 | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Download | ||
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