印刷电路板式换热器的翼型翅片排列结构优化方法和系统

技术特征：
1.一种印刷电路板式换热器的翼型翅片排列结构优化方法，其特征在于，包括：s1：获取印刷电路板式换热器pche中翼型翅片的排列几何参数，所述排列几何参数包括：交错距离l
s
、水平距离l
h
、垂直距离l
v
；s2：将所述翼型翅片的排列几何参数无量纲化得到无因次优化变量；所述无因次优化变量包括：交错数ζ
s
、水平数ζ
h
和垂直数ζ
v
；s3：利用所述排列几何参数对pche的通道长度和通道宽度进行几何条件约束；s4：对所述优化变量进行试验设计和数值仿真得到样本集；s5：建立pche努赛尔数nu对应的第一初始代理模型和pche阻力系数f对应的第二初始代理模型；s6：将所述样本集中的训练集输入所述第一初始代理模型和所述第二初始代理模型，并利用改进粒子群优化算法为两个初始代理模型赋予初始权值和阈值，并分别对二者进行训练得到nu对应的第一目标代理模型和f对应的第二目标代理模型；s7：以最大化nu和最小化f为优化目标，采用多目标优化算法对所述第一目标代理模型和所述第二目标代理模型进行优化确定出优化变量对应pareto前沿集；采用多目标决策方法从所述pareto前沿集获取最优妥协解；s8：利用所述最优妥协解对应的无因次优化变量ζ
s
'、ζ
h
'和ζ
v
'设计所述翼型翅片排列结构。2.如权利要求1所述的印刷电路板式换热器的翼型翅片排列结构优化方法，其特征在于，所述s2包括：将所述翼型翅片的排列几何参数无量纲化得到所述无因次优化变量；所述交错数为：所述水平数为：所述垂直数为其中l
c
为翼型翅片弦长。3.如权利要求1所述的印刷电路板式换热器的翼型翅片排列结构优化方法，其特征在于，所述s3包括：为保证pche的通道沿流动方向和垂直于流动方向上结构完整，设置所述通道长度和所述通道宽度需满足以下约束条件：l表示所述通道长度，w表示所述通道宽度，m为沿流动方向翼型翅片的数量，n为垂直于流动方向翼型翅片的列数，l
c
为翼型翅片弦长，l
t
为翼型翅片厚度。4.如权利要求1所述的印刷电路板式换热器的翼型翅片排列结构优化方法，其特征在于，所述样本集包括训练集和测试集，所述s4包括：采用全因子设计算法对所述优化变量进行样本扩充得到所述训练集；采用优化拉丁超立方算法对所述优化变量进行样本扩充得到所述测试集，所述测试集用于对所述第一目标代理模型和所述第二目标代理模型进行精度测试。5.如权利要求1所述的印刷电路板式换热器的翼型翅片排列结构优化方法，其特征在于，所述s6中：
所述第一初始代理模型和所述第二初始代理模型为：根据人工神经网络或支持向量机建立的代理模型；当所述第一目标代理模型和所述第二目标代理模型为神经网络时，二者的输出层均仅包含一个神经元。6.如权利要求1所述的印刷电路板式换热器的翼型翅片排列结构优化方法，其特征在于，所述s7中：所述多目标优化算法为：多目标遗传算法、多目标进化算法或多目标粒子群算法；所述多目标决策方法为：加权法、层次分析法或理想点法。7.如权利要求1-6任一项所述的印刷电路板式换热器的翼型翅片排列结构优化方法，其特征在于，所述s7之后，所述s8之前，所述方法还包括：对所述最优妥协解和最大化nu或最小化f对应的单目标最优解进行计算流体动力学cfd验证；若所述最优妥协解对应的nu和f代理模型预测值与cfd计算结果的相对误差低于误差阈值，则满足精度要求；将满足精度要求的最优妥协解对应的无因次优化变量ζ
s
'、ζ
h
'和ζ
v
'作为所述pche翼型翅片的最佳设计参数；否则补充所述样本集的样本点，重复步骤s4-s7直至所述相对误差满足精度要求。8.一种印刷电路板式换热器的翼型翅片排列结构优化系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取印刷电路板式换热器pche中翼型翅片的排列几何参数，所述排列几何参数包括：交错距离l
s
、水平距离l
h
、垂直距离l
v
；量化模块，用于将所述翼型翅片的排列几何参数无量纲化得到无因次优化变量；所述优化变量包括：交错数ζ
s
、水平数ζ
h
和垂直数ζ
v
；约束模块，用于利用所述排列几何参数对pche的通道长度和通道宽度进行几何条件约束；采样模块，用于对所述优化变量进行试验设计和数值仿真得到样本集；构建模块，用于建立pche努赛尔数nu对应的第一初始代理模型和pche阻力系数f对应的第二初始代理模型；训练模块，用于将所述样本集中的训练集输入所述第一初始代理模型和所述第二初始代理模型，并利用改进粒子群优化算法为两个初始代理模型赋予初始权值和阈值，并分别对二者进行训练得到nu对应的第一目标代理模型和f对应的第二目标代理模型；优化模块，用于以最大化nu和最小化f为优化目标，采用多目标优化算法对所述第一目标代理模型和所述第二目标代理模型进行优化确定出优化变量对应pareto前沿集；采用多目标决策方法从所述pareto前沿集获取最优妥协解；设计模块，用于利用所述最优妥协解对应的无因次优化变量ζ
s
'、ζ
h
'和ζ
v
'设计所述翼型翅片排列结构。

技术总结
本发明公开了一种印刷电路板式换热器的翼型翅片排列结构优化方法和系统，属于印刷电路板制造技术领域，所述方法包括：将翼型翅片的排列几何参数无量纲化，通过试验设计和数值仿真得到样本集；将样本集中的训练集输入努赛尔数和阻力系数对应的代理模型；基于改进粒子群算法对二者初始值赋值，分别进行训练得到代理模型；以最大化努赛尔数和最小化阻力系数为优化目标，采用多目标优化算法对训练后的两个代理模型进行优化确定出Pareto前沿集；采用多目标决策方法获取最优妥协解，并利用其对应的优化变量优化翼型翅片排列结构。本发明解决了现有翼型翅片排列结构优化方法中存在的几何优化参数固定及入口速度范围受限、优化效率低等难点问题。等难点问题。等难点问题。


技术研发人员：王嘉冰 曾琳琅 杨昆
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/7/12