基于优化算法的板翅式换热器性能研究

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1、中图分类号：TK172:V245.3论文编号：102870116-S239学科分类号：082504硕士学位论文基于优化算法的板翅式换热器性能研究研究生姓名胡沛学科、专业人机与环境工程研究方向飞行器环境控制指导教师李卓裴讲师南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringStudyonPerformanceofPlat

2、e-finHeatExchangerbasedonOptimizationAlgorithmAThesisinMan-Machine&EnvironmentEngineeringbyHuPeiAdvisedbyLecturer.LiZhuopeiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的

3、研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要板翅式换热器因其具有结构紧凑、换热效率高等优点，在石油化工、交通运输、机械制造、暖通制冷、航空航天等领域具有重要应用。板

4、翅式换热器中的传热及流动相互制约，并且存在流动阻力大、制造及运行成本偏高等问题，因此如何在满足换热性能的前提下，实现板翅式换热器的高效率、轻量化、低成本等指标对于提高板翅式换热器在相关领域内的应用至关重要。鉴于此，本文基于优化算法分别开展了板翅式换热器性能的单目标优化和多目标优化计算。本文介绍了遗传算法的流程，研究了不同种群数，交叉算子、变异算子对计算过程的影响。介绍了约束条件的处理方法。同时也对多目标进化算法做了一定介绍。给出了算例验证两种优化算法，为换热器优化建立了基础。本文介绍了板翅式换热器

5、的结构和关键部件，分析了板翅式换热器的流动及传热特性，对比分析了三种评价方法，即熵分析法、㶲分析法、热经济学分析法。基于上述评价方法，提出了板翅式换热器的单目标及多目标参数的优化方法，其中单目标优化将总熵产作为目标函数并得到了计算结果；多目标优化将传热熵产和阻力熵产、效率和重量、效率和经济指标作为目标函数，并对单目标及多目标参数优化进行了比较。计算结果表明，采用多目标参数优化的板翅式换热器在传热、流动阻力、重量、成本等方面的综合性能得到了明显改善。该研究成果为板翅式换热器的优化设计应用提供技术参考

6、。关键词：板翅式换热器，遗传算法，多目标进化算法，熵分析，评价指标I基于优化算法的板翅式换热器性能研究ABSTRACTPlate-finheatexchangershaveimportantapplicationsinthefieldofpetroleumchemicalindustry,transportation,machinerymanufacturing,refrigeration,andaerospacefortheyhavetheadvantageofcompactstructurea

7、ndhighthermalefficiency.Thebehaviorofflowandheattransferinteractswitheachotherinaplate-finheatexchanger.Theflowresistanceinaplate-finheatexchangerislargeandthemanufacturingandoperationcostishigh.Thereforeit’simportanttooptimizethemultipleparametersinc

8、ludingtheheattransferefficiency,theweightandthecosttoimproveitsapplicationintherelatedfiledmentionedabove.Inviewofthis,inthispapertheperformanceofplate-finheatexchangerisoptimizedbasedonsingle-objectiveandmulti-objectiveoptimizationalgorithm.T