[发明专利]基于热熔体型气液双相换热结构的换热器结构优化方法

说明书

本发明涉及一种基于热熔体型气液双相换热结构的换热器结构优化方法，包括以下步骤：S1：根据热熔型气液双相换热结构，基于正余弦函数，构建热熔体型气液双相换热函数；S2：进行三维建模，构建换热单元体。S3：重复执行步骤S2，进行参数调整，获取满足预设的气液体积比条件的优选单元体；S4：通过快速迭代阵列，得到由优选单元体组成的集合单元；S5：重复执行步骤S4，获取表面积和质量最优的优选集合；S6：进行应力优化；S7：进行3D打印优化；S8：整合优选集合，得到最终换热器结构。与现有技术相比，本发明采用热熔体型气液双相换热结构，突破了传统设计结构模式的选择，实现了传热效率以及重量上的双重突破。

技术领域

本发明涉及换热器结构领域，尤其是涉及一种基于热熔体型气液双相换热结构的换热器结构优化方法。

背景技术

传统的换热器结构设计依托减材制造的制作工艺，难以制作较为复杂的形体，一定程度上限制了相关换热效率的进一步提升。尽管相关设计依托缩小单元间距，增加波纹板手段有效增加了相关接触面积，但依旧无法摆脱传热面积小于材料面积的现实事实。无法做到材料面积的全部利用，造成一定的浪费。

同时在板片规范化，成熟化的现今，工艺的束缚也导致了换热器的换热效率无法通过新颖的结构模式得到换热效率的质的提升。

如图1所示，该换热器的设计通过高度标准化的配件设计(翅片、栅格板、挡条等的有机组合)，实现了较为高效的散热结构，并容易焊接装配，是一款高度优化的工业化成熟产品。然而却不能够有效满足减重以及更高的换热效率的双重要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能提高换热效率且减重的基于热熔体型气液双相换热结构的换热器结构优化方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于热熔体型气液双相换热结构的换热器结构优化方法，包括以下步骤：

S1：根据热熔型气液双相换热结构，基于正余弦函数，构建热熔体型气液双相换热函数；

S2：对所述热熔体型气液双相换热函数进行三维建模，构建换热单元体；

S3：重复执行步骤S2，并在每次循环中对所述换热单元体进行参数调整，调节所述换热单元体的内部结构，改变所述换热单元体的气液体积比，直至获取满足预设的气液体积比条件的换热单元体，作为优选单元体；

S4：通过快速迭代阵列，得到由所述优选单元体组成的集合单元；

S5：重复执行步骤S4，并在每次循环中计算所述集合单元的表面积和质量，直至获取表面积和质量最优的集合单元，作为优选集合；

S6：对所述优选集合进行力学模拟，从而进行应力优化；

S7：对应力优化后的所述优选集合进行3D打印评估，从而进行3D打印优化；

S8：整合3D打印优化后的所述优选集合，得到满足预设的任务要求的最终换热器结构。

进一步地，所述热熔体型气液双相换热函数的表达式为：

XL＝x-bCos[(x/2)^2]

YL＝y-bCos[(y/2)^2]

ZL＝z-bCos[(z/2)^2]

p1＝ContourPlot3D[Cos[XL]Sin[YL]+

Con[YL]Sin[ZL]+Cos[ZL]Sin[XL]＝0,

{x,-Pi,Pi},{y,-Pi,Pi},{z,-Pi,Pi}]