《非穩態對流傳熱過程的最佳化理論和方法》是依託華南理工大學，由陳凱擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：非穩態對流傳熱過程的最佳化理論和方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳凱
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
熱量傳遞過程的研究對於實現節能減排和促進現代科技發展具有重要的意義。其中對流傳熱過程是研究最多、套用最廣的熱量傳遞過程。然而，已有研究主要針對穩態對流傳熱過程，而缺乏對非穩態對流傳熱過程最佳化理論和方法的探討，因而難以最大限度地提高非穩態情況下換熱系統的性能。本項目研究非穩態對流傳熱過程的最佳化理論和方法：分別提出表征系統平均溫度、最高溫度和溫度均勻性的泛函目標函式，針對不同目標採用變分原理建立換熱最佳化時最優速度場的非穩態歐拉方程；基於最優速度場的構型及其隨時間的演化規律，從機理上分析不同最佳化目標之間的區別與聯繫，揭示非穩態對流傳熱最佳化的內在機制；研究運行參數和結構參數對系統換熱性能的影響規律，提出改善系統換熱性能的有效方法。最後以風冷式電池熱管理系統為例，通過數值模擬和實驗測試驗證提出的最佳化理論和方法的有效性。本項目將建立非穩態對流傳熱過程的最佳化理論和方法，為換熱系統的性能最佳化提供理論指導。
結題摘要
本項目針對非穩態對流傳熱過程，開展了最佳化理論和方法研究。通過變分原理建立了非穩態對流傳熱最佳化對應的最佳速度場方程，可用於指導非穩態對流傳熱過程的最佳化；以並行風冷式動力電池熱管理系統的非穩態對流傳熱過程為例，採用無量綱分析和數值方法探究了運行參數對系統換熱性能的影響規律，明確了系統參數的最佳化方向；建立了用於速度計算和溫度計算的簡化模型，能在短時間內得到風冷系統冷卻流道速度和電池平均溫度，為系統的性能評估和快速最佳化奠定了基礎；針對系統導流板角度、電池間距、進出口位置等關鍵結構參數，分別開發了高效的最佳化方法，並將各方法進行綜合，實現了系統的多參數最佳化；將開發的方法用於風冷系統的結構最佳化，實現了系統換熱性能的提高和功耗的降低；最後，通過實驗測試驗證了研究結果的有效性。本項目的研究成果有助於揭示非穩態對流傳熱過程中參數的影響規律，為換熱系統的性能最佳化提供了理論指導。基於項目研究成果，項目組已經發表了論文15篇，包括SCI論文11篇、EI論文2篇和國際會議論文2篇，授權發明專利1項、實用新型專利4項和軟體著作權2項。
