基于Kriging模型的螺旋波纹管流动换热特性及结构优化

摘要

在螺旋管式换热器的基础上结合波纹结构，设计出一种新型的螺旋波纹管换热器.通过数值计算研究了不同波纹深度和波纹节距对其流动换热的影响.以数值计算结果训练Kriging模型，训练后的Kriging模型可预测大量不同螺旋波纹结构特征样本的流动换热特性.通过筛选摩擦系数较低且换热效率较高的结构参数以实现螺旋波纹管换热特性优化.结果表明，波纹结构产生的流速突变和螺旋结构产生的二次流提高了换热效率和流动阻力.通过与数值计算结果的对比，Kriging模型预测换热特性具有较高的效率和精度.在所选定的参数范围内，当波纹深度、波纹节距、螺旋中径、螺旋节距分别为1.32,27.99,86.49,57.85 mm时，螺旋波纹管具有较低的摩擦系数和较高的换热效率.

关键词

螺旋波纹管 / 数值模拟 / 换热 / Kriging模型 / 优化设计

基金资助

国家自然科学基金资助项目（51975110,U22B2087）; 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（N21003005）