微通道换热模组的三维通道结构设计方法及其相关装置与流程

本发明涉及换热模组，特别涉及一种微通道换热模组的三维通道结构设计方法及其相关装置。

背景技术：

1、微通道换热技术因其换热效率高、结构紧凑等优点，成为解决高热流密度散热问题的重要途径。然而，微通道内部流动和传热过程极其复杂，传统的设计方法难以准确预测和优化微通道内部的流动和传热特性。

2、目前，微通道换热器的设计主要依赖经验公式和简化模型，缺乏对微尺度流动和传热机理的深入理解。特别是在三维通道结构设计中，由于流体流动、传热过程的高度耦合性，以及分流汇流结构的复杂性，传统设计方法难以实现对换热性能的精确控制和优化。此外，现有的微通道换热器设计方法普遍存在参数优化效率低、计算成本高等问题。特别是在需要同时考虑换热效率、流动阻力和传热均匀性等多个性能指标时，传统的优化方法难以在合理的计算资源和时间成本下找到最优解，这严重制约了微通道换热器的设计效率和性能提升。

技术实现思路

1、本发明的主要目的为提供一种微通道换热模组的三维通道结构设计方法及其相关装置，以实现有效提升了通道结构参数的优化精度。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种微通道换热模组的三维通道结构设计方法，包括以下步骤：

3、将微通道换热模组的热传导系数、对流换热系数输入rayleigh-ritz耦合模型进行动力学分析，得到通道结构参数数据；

4、对所述通道结构参数数据进行温度场和压力场采集，并通过双时空自动编码器的时间编码器进行时序特征提取，同时通过双时空自动编码器的空间编码器进行空间特征提取，对时序特征和空间特征进行共注意力机制处理后得到流体动态特征数据矩阵；

5、将所述流体动态特征数据矩阵输入递归窗口贝叶斯网络，通过计算换热效率权重系数、流体阻力权重系数、传热均匀性权重系数，得到通道优化目标函数；

6、根据所述通道优化目标函数，利用遗传算法对通道主体结构进行全局迭代计算，并采用数值模拟对分流汇流结构进行局部优化，得到三维通道结构优化方案。

7、本发明还提供了一种微通道换热模组的三维通道结构设计装置，包括：

8、分析模块，用于将微通道换热模组的热传导系数、对流换热系数输入rayleigh-ritz耦合模型进行动力学分析，得到通道结构参数数据；

9、提取模块，用于对所述通道结构参数数据进行温度场和压力场采集，并通过双时空自动编码器的时间编码器进行时序特征提取，同时通过双时空自动编码器的空间编码器进行空间特征提取，对时序特征和空间特征进行共注意力机制处理后得到流体动态特征数据矩阵；

10、计算模块，用于将所述流体动态特征数据矩阵输入递归窗口贝叶斯网络，通过计算换热效率权重系数、流体阻力权重系数、传热均匀性权重系数，得到通道优化目标函数；

11、优化模块，用于根据所述通道优化目标函数，利用遗传算法对通道主体结构进行全局迭代计算，并采用数值模拟对分流汇流结构进行局部优化，得到三维通道结构优化方案。

12、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述方法的步骤。

13、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法的步骤。

14、综上所述，本发明提供的技术方案通过引入rayleigh-ritz耦合模型进行动力学分析，结合双时空自动编码器和注意力机制，实现了对微通道内流体动态特性的精确捕捉，有效提升了通道结构参数的优化精度；采用递归窗口贝叶斯网络对流体特征进行分析，通过多参数权重计算建立了包含换热效率、流体阻力和传热均匀性的通道优化目标函数，实现了多目标性能指标的协同优化；结合遗传算法和simple数值求解方法，建立了全局迭代计算和局部优化相结合的优化策略，显著降低了计算资源消耗；通过建立分流汇流结构的局部优化模型，并采用梯度下降法进行参数优化，有效解决了微通道内流体分布不均匀的问题；采用多层级优化方法对通道结构进行综合优化，实现了微通道换热模组结构设计的自动化和智能化，大幅提升了设计效率。

技术特征：

1.一种微通道换热模组的三维通道结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的微通道换热模组的三维通道结构设计方法，其特征在于，所述将微通道换热模组的热传导系数、对流换热系数输入rayleigh-ritz耦合模型进行动力学分析，得到通道结构参数数据，包括：

3.根据权利要求2所述的微通道换热模组的三维通道结构设计方法，其特征在于，所述对所述通道结构参数数据进行温度场和压力场采集，并通过双时空自动编码器的时间编码器进行时序特征提取，同时通过双时空自动编码器的空间编码器进行空间特征提取，对时序特征和空间特征进行共注意力机制处理后得到流体动态特征数据矩阵，包括：

4.根据权利要求3所述的微通道换热模组的三维通道结构设计方法，其特征在于，所述将所述流体动态特征数据矩阵输入递归窗口贝叶斯网络，通过计算换热效率权重系数、流体阻力权重系数、传热均匀性权重系数，得到通道优化目标函数，包括：

5.根据权利要求4所述的微通道换热模组的三维通道结构设计方法，其特征在于，所述根据所述通道优化目标函数，利用遗传算法对通道主体结构进行全局迭代计算，并采用数值模拟对分流汇流结构进行局部优化，得到三维通道结构优化方案，包括：

6.根据权利要求5所述的微通道换热模组的三维通道结构设计方法，其特征在于，所述对所述父代种群执行基因交叉操作，得到子代种群，并将所述子代种群解译为通道结构参数，通过simple算法对流体控制方程组进行数值求解，得到各个体的流场分布特性，包括：

7.根据权利要求6所述的微通道换热模组的三维通道结构设计方法，其特征在于，所述基于所述流场分布特性构建分流汇流结构的局部优化模型，并通过分流比和汇流角度的参数约束，进行梯度下降迭代，得到局部结构最优参数，包括：

8.一种微通道换热模组的三维通道结构设计装置，其特征在于，用于实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤，所述装置包括：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明涉及一种微通道换热模组的三维通道结构设计方法及其相关装置。该方法：将微通道换热模组的热传导系数、对流换热系数输入Rayleigh‑Ritz耦合模型进行动力学分析，得到通道结构参数数据；对通道结构参数数据进行温度场和压力场采集，并通过双时空自动编码器进行时序特征提取，得到流体动态特征数据矩阵；将流体动态特征数据矩阵输入递归窗口贝叶斯网络，通过计算换热效率权重系数、流体阻力权重系数、传热均匀性权重系数，得到通道优化目标函数；根据通道优化目标函数，利用遗传算法对通道主体结构进行全局迭代计算，并采用数值模拟对分流汇流结构进行局部优化，得到三维通道结构优化方案。本发明的实施有效提升了通道结构参数的优化精度。

技术研发人员：朱代合,谢锋,谢必华,谢洪梅,王娅,周艳,徐敏,王紫怡,吴全圣,赵小健
受保护的技术使用者：广东精冷源建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/20