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%。