本項目的對象為企業(yè)方用于冷卻汽車電機的鋁制板翅片式換熱器。換熱器原結構油路和水路中均添加翅片以強化繞流和換熱，卻損失了壓降和成本。本項目基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡構建代理模型，使用差分進化算法優(yōu)化橢圓形凸胞結構，取消了原結構水路翅片設計。使用Fluent軟件對原結構和優(yōu)化后的結構進行熱流仿真，建立與實驗結果符合的仿真范式，輸出壓降、換熱功率和場變量云圖等結果，并基于場協(xié)同理論分析優(yōu)化前后換熱器局部和整體的場協(xié)同性。

企業(yè)方希望取消現(xiàn)有水路中成本昂貴的翅片設計，研究目標包括：

1)    新設計產(chǎn)品的換熱功率相對于原產(chǎn)品不降低，新設計產(chǎn)品的總體壓降相對于原產(chǎn)品不增加。

2)    設計的結構需要具有可沖壓性和規(guī)律性，便于復制到不同的產(chǎn)品設計中。

3)    產(chǎn)品的長寬尺寸和油水孔的大小及位置不變動，新設計產(chǎn)品的總體高度相對于原產(chǎn)品不增加。

4)    水路層數(shù)不超過7層，水路層高不低于1.1mm，油路的層數(shù)不變。

5)    仿真結果符合已有結果。

6)    優(yōu)化結構經(jīng)過企業(yè)評估，結構強度在壓力值上的衰減和總成本滿足企業(yè)要求。

1)    建立了局部橢圓結構的參數(shù)化仿真流程

2)    建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡和二次多項式的代理模型，誤差在可以接受范圍內

3)    建立了差分進化算法，優(yōu)化獲得了最優(yōu)的設計結果

4)  分析了凸胞局部的流動結構，參數(shù)對壓降和換熱的影響以及參數(shù)對流動結構的影響，便于后期進一步的優(yōu)化設計

5)    建立了基于Fluent的熱流仿真范式，驗證網(wǎng)格無關性和數(shù)值模擬方法的可靠性

6） 輸出原結構和優(yōu)化后各工況下壓降與換熱結果，以及速度場、壓強場和溫度場云圖

7） 根據(jù)場協(xié)同理論計算輸出各截面場協(xié)同角云圖和均值，結合局部流動形態(tài)和換熱分析優(yōu)化效果