阵列射流空间填充水滴形Kagome桁架的靶面冷却性能多目标优化

近年来随着4D打印技术的兴起,力学性能优异的Kagome桁架结构作为新型的扰流单元逐步应用于高换热设备。针对火焰筒中的阵列射流结构,在其射流空间置入水滴形Kagome桁架结构,通过试验验证数值模拟方法;采用数值模拟计算方法,研究了结构参数对靶面换热特性的影响;基于计算数据,拟合了靶面努塞尔数和压损的关联式,并计算出在该结构参数范围下的最优结构。结果表明,拟合二阶响应面模型准确,预测误差小于1.70%。桁架单元结构参数d和α对平均努塞尔数Nu_ave的影响比较显著,d、α、β²和α*β对压损系数C_p的影响比较显著。在最优结构参数d=1.000 mm,α=45.001°,β=46.623°的情况下,Nu_ave、C_p和综合影响因子F的优化结果与模拟结果误差分别为1.24%、0.18%和1.20%。优化件相比于试验件C_p减少了0.93%,Nu增加了12.78%,F增加了13.13%。