Multi-objective structural optimization of SCO2-PCHE based on affine power-law surrogate model and strength Pareto evolutionary algorithm

[背景]： 梯形超临界二氧化碳印刷电路换热器 （SCO2-PCHE） 的传热性能由传热系数和压降共同决定。传统的换热器多目标结构参数优化经常遇到计算成本高、收敛困难等问题。【目的】： 为有效提高换热器的性能，本文提出了一种梯形 SCO2-PCHE 多目标结构优化设计方法。[方法]： 首先，基于梯形 SCO2-PCHE 的几何结构参数创建正交实验表，并使用 Fluent 计算传热系数和压降;然后，将拟合实验样本得到的仿射幂律模型作为传热系数和压降的代理模型。采用强度帕累托进化算法 II. （SPEAII.） 对梯形 SCO2-PCHE 进行多目标结构优化，得到优化的帕累托前沿。最后，对几种优化算法的性能进行了比较和验证。结果表明，本文采用的多目标结构优化方案具有最佳的优化性能，显著提高了换热器的传热性能。[结果]采用本文提出的优化方法得到的换热板最佳传热系数和压降分别为 16575.53 和 173.26 kPa。传热系数较优化前值增加 9.37%，压降降低 27%，显著提高了换热器的传热性能。[结论] 本文提出的优化方法提供了一种传热性能较好的解。