縱向渦發(fā)生器強化換熱反演研究.pdf

1、形狀優(yōu)化反演要根據(jù)工程設(shè)計中的實際問題創(chuàng)建設(shè)計模型，并根據(jù)結(jié)構(gòu)與力學(xué)的特點對數(shù)學(xué)算法進行必要的改進，甚至提出新的、獨特的結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法。傳熱形狀優(yōu)化反演(反設(shè)計)一般是根據(jù)附加熱電偶測量物體內(nèi)部溫度條件然后推求物體幾何形狀，或依據(jù)邊界表面熱力參數(shù)如溫度分布、熱流密度等條件設(shè)計出滿足其熱力參數(shù)要求的幾何形狀。幾何形狀優(yōu)化反演是傳熱反演中重要組成部分。本課題是典型的形狀優(yōu)化反演問題，利用傳熱反問題方法對渦發(fā)生器形狀優(yōu)化，從而實現(xiàn)強化傳熱或者降

2、低流動阻力的目的，在反問題研究中開拓新的研究領(lǐng)域。
　　本課題主要內(nèi)容是以二維矩形通道內(nèi)原始的三角形和半圓形渦發(fā)生器結(jié)構(gòu)為已知條件，在其他條件不變時，應(yīng)用共軛梯度法、靈敏度方法及伴隨方法等形狀反演原理，通過fluent軟件動網(wǎng)格方法改變?nèi)切魏桶雸A渦發(fā)生器形狀，從而優(yōu)化通道流動結(jié)構(gòu)，使得換熱設(shè)備具有更好的流動傳熱效果，流動換熱效果最好時的渦發(fā)生器形狀被定義為最優(yōu)形狀。
　　本文主要創(chuàng)新點是：首先，在求解共軛梯度方程和目標(biāo)函數(shù)

3、導(dǎo)數(shù)時，不僅考慮了能量方程的靈敏度方程和伴隨方程求解，還考慮了動量方程的靈敏度方程和伴隨方程求解，渦發(fā)生器形狀變化會引起流體流動結(jié)構(gòu)改變，從而影響換熱效果，所以非常有必要考慮動量方程的影響；另外，首次利用FLUENT軟件中的UDF編程技術(shù)求解靈敏度方程、伴隨方程和共軛梯度方程，然后采用動網(wǎng)格技術(shù)改變渦發(fā)生器形狀。充分利用已有的計算軟件，減少編程工作量，降低工作難度，且利于后期數(shù)據(jù)處理。
　　本文優(yōu)化后的模型在換熱略有增加或者降低時