CN107704705A - 一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法 - Google Patents

一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107704705A
CN107704705A CN201710998764.8A CN201710998764A CN107704705A CN 107704705 A CN107704705 A CN 107704705A CN 201710998764 A CN201710998764 A CN 201710998764A CN 107704705 A CN107704705 A CN 107704705A
Authority
CN
China
Prior art keywords
condenser pipe
water heater
models
air source
pump water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201710998764.8A
Other languages
English (en)
Inventor
张鸣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Golden Only Intelligent Environment Technology Co Ltd
Original Assignee
Guangdong Golden Only Intelligent Environment Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Golden Only Intelligent Environment Technology Co Ltd filed Critical Guangdong Golden Only Intelligent Environment Technology Co Ltd
Priority to CN201710998764.8A priority Critical patent/CN107704705A/zh
Publication of CN107704705A publication Critical patent/CN107704705A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/08—Thermal analysis or thermal optimisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）利用AutoCAD软件参数化建模功能构建不同冷凝管直径的一组物理模型；（2）利用AutoCAD软件参数化建模功能建立不同冷凝管位置的一组物理模型；（3）利用COMSOL Multiphysics软件流体场和热场耦合方法计算两组物理模型的温度场分布；（4）得到的两组数据即为样本点，利用Kriging模型对样本点进行优化计算；（5）最终得到最优化的冷凝管结构参数。本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法，通过对泠凝器的直径和位置进行优化设计，使得水箱内部的温度分布最为均匀，温度最高。

Description

一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化 方法
技术领域
本发明涉及空气源热泵热水器冷凝管的结构设计，尤其涉及一种基于Kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法。
背景技术
能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。 空气源热泵热水器利用介质在物理状态变化过程中的能量变化工作，将空气能转化成热能。与传统太阳能热水器相比，产生相同热量，其只需消耗四分之一或更低的电量，具有高效节能的特点。
冷凝器是实现介质能量变化的重要结构，也是评价热水器工作效率的重要依据。目前，市场上的热泵热水器冷凝管由于水箱的差异其结构形状也均有不同，对于冷凝管结构的研究，缺少一些定性的计算分析。因此，本发明提供一种基于Kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法，旨在通过调整冷凝管结构来提高工作效率。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于Kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法，用于提高冷凝管在工作时的工作效率，提高空气源热泵热水器的工作性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）利用AutoCAD软件参数化建模功能构建不同冷凝管直径的一组物理模型；
（2）利用AutoCAD软件参数化建模功能建立不同冷凝管位置的一组物理模型；
（3）利用COMSOL Multiphysics软件流体场和热场耦合方法计算两组物理模型的温度场分布；
（4）得到的两组数据即为样本点，利用Kriging模型对样本点进行优化计算；
（5）最终得到最优化的冷凝管结构参数，即最终得到一组最优化的冷凝管直径和位置的结构参数，使得水箱内部的温度分布最为均匀，温度最高。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法，通过对泠凝器的直径和位置进行优化设计，使得水箱内部的温度分布最为均匀，温度最高。
附图说明
图1为本发明实施例的流程示意图；
图2为本发明实施例的步骤S100流程示意图；
图3为本发明实施例的步骤S300流程示意图；
图4为本发明实施例的步骤S400流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不仅限于此。
实施例
如图1所示，一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法，包括以下步骤：
S100、利用AutoCAD软件参数化建模功能构建不同冷凝管直径的一组物理模型。
本步骤利用AutoCAD软件参数化建模功能构建不同冷凝管直径下的一组物理模型包括：
步骤S110、首先设置冷凝管直径为标注约束参数；
步骤S120、建立冷凝管和其他结构部件的约束关系；
步骤S130、通过改变标注约束参数实现对整个模型的调整，从而得到一组物理模型。
具体实施时，根据水箱结构尺寸及内部结构制定冷凝管直径、高度可变范围，并确定变化步长。利用AutoCAD软件二维制图参数化功能对水箱内部各结构进行几何约束，选取冷凝管直径、高度为标注约束参数，通过改变标注约束参数最终得到一组物理模型。
S200、利用AutoCAD软件参数化建模功能建立不同冷凝管位置的一组物理模型。
具体实施时，根据水箱内部结构指定冷凝管的不同位置范围，建立冷凝管和其他结构部件的约束关系，通过改变冷暖管的位置关系实现对整个模型的调整，从而得到一组物理模型。
S300、利用COMSOL Multiphysics软件流体场和热场耦合方法计算两组物理模型的温度场分布，具体包括：
S310、将步骤（1）和步骤（2）得到的两组物理模型导入COMSOL Multiphysics软件中；
S320、对模型进行条件加载，包括:材料属性、边界条件等的施加；
S330、冷凝管为焦耳热源，然后基于热场—流场耦合的共轭传热模型，进行温度场分析和温升计算；
S340、记录每组物理模型温度场分布的温度均匀系数及最大温度值。
S400、得到的两组数据即为样本点，利用Kriging模型对样本点进行优化计算，包括：
S410、设试验样本点,为设计变量参数，有相应的输出函数为:
；
本发明专利样本点为210，即两个优化变量，10组优化数据。
S420、据输出函数，未知参数可估计为：
其中：F为每个试验点估值向量；R为试验点相关的函数矩阵。
S430、由于均与相关参数相关，因此需要先求得值，再求得值，用最大似然估计法对表达式求最小值：
。
S440、获取后，通过响应最佳线性预测可得值。
S500、最终得到最优化的冷凝管结构参数，即最终得到一组最优化的冷凝管直径和位置的结构参数，使得水箱内部的温度分布最为均匀，温度最高。
本发明提供的基于Kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化计算中，先构建冷凝管的物理模型，然后利用有限元计算得到冷凝管周围的温度场分布，最后利用由计算所得样本点构建的Kriging模型对结果进行寻优计算。
另外，由于本发明在建模时考虑了冷凝管的结构对加热效果的影响，在计算的过程中考虑了液体的加热对流现象，而且最终的优化结果可以进行验证计算。采用本发明提供的优化技术，可以提高冷凝管周围温度场的计算准确性，从而提高对冷凝管结构性能的优化分析的准确性。
以上为本发明最佳实施方式，本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）利用AutoCAD软件参数化建模功能构建不同冷凝管直径的一组物理模型；
（2）利用AutoCAD软件参数化建模功能建立不同冷凝管位置的一组物理模型；
（3）利用COMSOL Multiphysics软件流体场和热场耦合方法计算两组物理模型的温度场分布；
（4）得到的两组数据即为样本点，利用Kriging模型对样本点进行优化计算；
（5）最终得到最优化的冷凝管结构参数，即最终得到一组最优化的冷凝管直径和位置的结构参数，使得水箱内部的温度分布最为均匀，温度最高。
2.根据权利要求1所述的一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法，其特征在于，所述步骤（1）具体为：
（11）设置冷凝管直径为标注约束参数；
（12）建立冷凝管和其他结构部件的约束关系；
（13）通过改变标注约束参数实现对整个模型的调整，从而得到一组物理模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法，其特征在于，所述步骤（3）具体为：
（31）将步骤（1）和步骤（2）得到的两组物理模型导入COMSOL Multiphysics软件中；
（32）对模型进行条件加载，包括:材料属性、边界条件等的施加；
（33）冷凝管为焦耳热源，然后基于热场—流场耦合的共轭传热模型，进行温度场分析和温升计算；
（34）记录每组物理模型温度场分布的温度均匀系数及最大温度值。
4.根据权利要求1所述的一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法，其特征在于，所述步骤（4）中构建kriging模型的具体步骤为：
（41）设试验样本点,为设计变量参数，有相应的输出函数为:
；
（42）据输出函数，未知参数可估计为：
其中：F为每个试验点估值向量；R为试验点相关的函数矩阵；
（43）由于均与相关参数相关，因此需要先求得值，再求得值，用最大似然估计法对表达式求最小值：
；
（44）获取后，通过响应最佳线性预测可得值。
CN201710998764.8A 2017-10-24 2017-10-24 一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法 Withdrawn CN107704705A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710998764.8A CN107704705A (zh) 2017-10-24 2017-10-24 一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710998764.8A CN107704705A (zh) 2017-10-24 2017-10-24 一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107704705A true CN107704705A (zh) 2018-02-16

Family

ID=61182177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710998764.8A Withdrawn CN107704705A (zh) 2017-10-24 2017-10-24 一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107704705A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113221404A (zh) * 2021-04-30 2021-08-06 南京航空航天大学 多物理场耦合下压气机出口总压探针结构智能优化方法
CN114235891A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 灵谷化工集团有限公司 一种用于空分装置高压板翅换热器换热优化方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202869083U (zh) * 2012-10-12 2013-04-10 陕西隆科来福节能设备有限责任公司 一种用于空气源热泵热水器的蒸发冷凝装置
CN107145637A (zh) * 2017-04-11 2017-09-08 华南理工大学 基于Kriging模型的套管电容芯子电场优化方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202869083U (zh) * 2012-10-12 2013-04-10 陕西隆科来福节能设备有限责任公司 一种用于空气源热泵热水器的蒸发冷凝装置
CN107145637A (zh) * 2017-04-11 2017-09-08 华南理工大学 基于Kriging模型的套管电容芯子电场优化方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘志国 等: "空气源热泵热水器卧式水箱内温度场研究", 《北京建筑工程学院学报》 *
吕传超 等: "热泵热水器蓄热水箱的数值模拟与结构优化", 《流体力学》 *
王丹丹 等: "柱状冷凝盘管空气源热泵热水器箱内水温分布研究", 《第八届全国空调器、电冰箱（柜）及压缩机学术交流会论文集》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113221404A (zh) * 2021-04-30 2021-08-06 南京航空航天大学 多物理场耦合下压气机出口总压探针结构智能优化方法
CN114235891A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 灵谷化工集团有限公司 一种用于空分装置高压板翅换热器换热优化方法
CN114235891B (zh) * 2021-12-17 2024-03-19 灵谷化工集团有限公司 一种用于空分装置高压板翅换热器换热优化方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106870955B (zh) 服务于供水管网节点需水量反演的管网监测点优化布置方法
CN107704705A (zh) 一种基于kriging模型的空气源热泵热水器冷凝管的优化方法
CN111539130B (zh) 中深层地埋管地热换热器钻孔深度的设计计算方法
CN106777476A (zh) 一种电力电子集成模块冷板液流通道的拓扑优化设计方法
CN107679294B (zh) 一种多通道板式换热器进出口设计方法
CN111046594B (zh) 基于交叉迭代原理的热水供热网络动态仿真方法
CN108007704A (zh) 一种可再生能源-燃气联供的多能互补供热系统性能测试方法及所用测试装置
CN110207094A (zh) 基于主成分分析的iqga-svr锅炉受热面沾污特性辨识方法
CN203642454U (zh) 热水器及其水通路调节机构
CN108021742A (zh) 一种考虑疏水模型的蒸汽供热管道稳态运行状态估计方法
CN111898299A (zh) 一种基于有限元模型数值仿真的pcr基座制造参数优化方法
CN114169239B (zh) 基于遗传算法的蒸汽管网阻力系数和换热系数辨识方法
CN202210005U (zh) 全自动热能表流量检定装置
WO2021207953A1 (zh) 基于workbench低温碳化炉氧含量分布模拟方法
CN112270109B (zh) 一种高温碳化炉中石墨棒加热性能的模拟方法
CN105202517B (zh) 一种风机频率智能控制的电站锅炉余热利用系统
CN110059372A (zh) 一种基于差分进化算法的管壳式换热器的多目标设计方法
CN105447256A (zh) 一种增强激励仿真遗传优化方法
CN108615121B (zh) 一种基于多因素影响的热电负荷分配方法及系统
CN110852564A (zh) 一种用于移动式内燃机烟气余热换热器的综合性能评价方法
CN115096628A (zh) 基于htri计算管式电加热器的加热性能及管表温度的方法
CN107657095A (zh) 一种多孔介质太阳能吸热器结构和运行参数优化方法
CN104713149B (zh) 一种热量自动计算的热电联产系统
CN112179169B (zh) 一种三流体换热器的控制温度换热方法
CN109990481A (zh) 一种热水器的优化设计方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20180216

WW01 Invention patent application withdrawn after publication