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(jì)，截止到2014年底，我國傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)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(gè)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(dāng)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(jì)主要依賴設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)，本文提出基于代理模型的優(yōu)化理論，對熱

2、交換器進(jìn)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(jì)的局限性，使得優(yōu)化設(shè)計(jì)更加科學(xué)、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(gè)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(jìn)出口壓力差Y4）?？茖W(xué)地對5個(gè)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(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。快捷地采用多項(xiàng)式表面響應(yīng)模型（RSM）構(gòu)建代理模型；并設(shè)計(jì)拉丁方試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒M，對代理模型進(jìn)行精度驗(yàn)

3、證。精確地運(yùn)用 AMGA算法對代理模型進(jìn)行多目標(biāo)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(yùn)用6-Sigma質(zhì)量設(shè)計(jì)方法檢驗(yàn)代理模型的魯棒性和置信水平。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙?yōu)化結(jié)果進(jìn)行仿真運(yùn)算和臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果、仿真結(jié)果和臺(tái)架實(shí)驗(yàn)結(jié)果的吻合精度，再次驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)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(jià)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(jìn)行多目標(biāo)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(tái)架試驗(yàn)結(jié)果的吻合精度非常高；采用6-Sigma質(zhì)量設(shè)計(jì)方法對最優(yōu)模型進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，得出模型具有非常高的魯棒性和置信度。
　　本文創(chuàng)新點(diǎn)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(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化；3）采用6-Sigma質(zhì)量設(shè)計(jì)以及臺(tái)架試驗(yàn)等驗(yàn)證方法，科學(xué)地檢驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果的魯棒性和置信度。
　　本