原文传递
汽车尾气温差发电系统建模与车载兼容性优化研究
| 论文题名： | 汽车尾气温差发电系统建模与车载兼容性优化研究 |
| 关键词： | 汽车尾气温差发电;热交换器;车载兼容性;多目标灰狼算法 |
| 摘要： | 汽车尾气温差发电系统能够有效回收尾气余热进行发电，将其储存在蓄电池中或应用于车载系统，对提高汽车燃油利用率具有重要意义。然而，汽车尾气温差发电系统在接入发动机的排气管时热交换器内部流场结构会改变其气流，甚至降低发动机的原有动力性、燃油经济性和排放性能，在发电的同时造成了车载不兼容问题，制约了其商业化应用。为了尽可能降低汽车尾气温差发电系统对发动机原有性能的影响，提高其发电性能，针对汽车尾气温差发电用六边形热交换器，以表面平均温度和温度均匀性最高以及压力损失最小为目标对其车载兼容性进行优化研究。本文主要研究内容如下： 首先，以六边形热交换器内部翅片结构尺寸作为其结构设计变量，以热交换器换热段表面平均温度、温度均匀性以及热交换器进出口压力损失作为其性能指标，通过建立有限元模型针对四种不同翅片排列方式的热交换器进行性能数值模拟，并在三种不同翅片尺寸组合下定量对比热交换器的性能优劣，以定义的车载兼容性评价指标评估最优的翅片排列方式作为热交换器的最终结构。 其次，根据建立的热交换器数值模型，研究不同翅片尺寸在不同热交换器入口温度下热交换器表面平均温度的变化，并在给定的热交换器入口温度下，定量分析不同翅片长度、翅片宽度、翅片角度和翅片间距在不同入口流速下对热交换器传热性能和压力损失的影响。 然后，对热交换器结构设计变量进行正交试验设计，并对正交试验设计结果进行方差分析，探究热交换器结构设计变量对其性能指标的影响，对定量分析结果进行验证。在正交试验设计结果的基础上利用高斯过程回归算法建立汽车尾气温差发电系统车载兼容性的代理模型。 最后，设计汽车尾气温差发电系统车载兼容性优化目标函数，采用多目标灰狼算法进行寻优。采用车载兼容性评价指标对约束后的Pareto解集中的非劣解进行评价，并选取其中评价指标最高者为最终优化解，通过数值模拟的方法对优化结果进行验证。结果表明，优化结果在保证汽车尾气温差发电系统有较高发电功率的同时，拥有较低的压力损失和合理的温度均匀性，可满足实际应用中汽车尾气温差发电系统的车载兼容性设计要求。 |
| 作者： | 李涛 |
| 专业： | 太阳能技术与工程 |
| 导师： | 全睿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖北工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
