基于代理模型的車載尾氣溫差發(fā)電器熱端建模與優(yōu)化.pdf

1、據(jù)統(tǒng)計，截止到2014年底，我國傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車保有量已經(jīng)突破1.54億輛。在國家大力推廣節(jié)能減排、低碳環(huán)保的汽車產(chǎn)業(yè)背景下，車載溫差發(fā)電技術(shù)是一個極具潛力的發(fā)展方向。它很好地將尾氣廢熱回收轉(zhuǎn)換成電能，具有廣闊的市場前景和良好的環(huán)保效益，應(yīng)當給予高度的關(guān)注和深入的研究。其研究核心之一是優(yōu)化熱端-熱交換器的結(jié)構(gòu)和性能，并探究如何提高溫差發(fā)電效率。
　　由于傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計主要依賴設(shè)計經(jīng)驗和臺架試驗，本文提出基于代理模型的優(yōu)化理論，對熱

2、交換器進行結(jié)構(gòu)和熱電性能優(yōu)化，從而克服傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的局限性，使得優(yōu)化設(shè)計更加科學、高效。
　　本文明確地提出了定量分析熱交換器熱電性能的4個代理模型（熱交換器的對流換熱面平均溫度Y1、縱向溫度差Y2、橫向溫度差Y3、進出口壓力差Y4）?？茖W地對5個自變量(熱交換器的翅片長度X1、高度X2、間距X3、厚度X4、角度X5)進行正交試驗設(shè)計?？旖莸夭捎枚囗検奖砻骓憫?yīng)模型（RSM）構(gòu)建代理模型；并設(shè)計拉丁方試驗?zāi)Ｐ徒M，對代理模型進行精度驗

3、證。精確地運用 AMGA算法對代理模型進行多目標函數(shù)優(yōu)化，獲得最優(yōu)的自變量參數(shù)組合，并通過關(guān)聯(lián)圖分析代理模型之間的函數(shù)關(guān)系。有效地運用6-Sigma質(zhì)量設(shè)計方法檢驗代理模型的魯棒性和置信水平。嚴謹?shù)貙?yōu)化結(jié)果進行仿真運算和臺架實驗，檢驗優(yōu)化結(jié)果、仿真結(jié)果和臺架實驗結(jié)果的吻合精度，再次驗證優(yōu)化結(jié)果的準確性。
　　本文研究結(jié)果表明：采用RSM代理模型方法，獲得了精確評價熱交換器熱電性能的代理模型，其擬合精度非常高；采用AMGA算法對熱

4、電性能進行多目標優(yōu)化，獲得了最優(yōu)的熱交換器結(jié)構(gòu)參數(shù)和熱電性能；其優(yōu)化結(jié)果、仿真結(jié)果與臺架試驗結(jié)果的吻合精度非常高；采用6-Sigma質(zhì)量設(shè)計方法對最優(yōu)模型進行質(zhì)量檢驗，得出模型具有非常高的魯棒性和置信度。
　　本文創(chuàng)新點在于：1）采用RSM方法構(gòu)建精確反映熱交換器熱電性能的代理模型；2）采用AMGA算法對代理模型進行多目標優(yōu)化；3）采用6-Sigma質(zhì)量設(shè)計以及臺架試驗等驗證方法，科學地檢驗優(yōu)化結(jié)果的魯棒性和置信度。
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