CN114722550B

CN114722550B - 冷却管路排布方法、装置、电子设备及存储介质

Info

Publication number: CN114722550B
Application number: CN202210541518.0A
Authority: CN
Inventors: 王冰旭; 赵忠海; 高鹏坡; 蔚飞
Original assignee: Beijing Jingdiao Group Co Ltd
Current assignee: Beijing Jingdiao Group Co Ltd
Priority date: 2022-05-19
Filing date: 2022-05-19
Publication date: 2022-08-23
Anticipated expiration: 2042-05-19
Also published as: CN114722550A

Abstract

本申请涉及冷却管路布局技术领域，提供一种冷却管路排布方法、装置、电子设备及存储介质。包括：对待优化机床中需要实施冷却的多个热源的冷却部件之间的连接关系进行排列组合，得到多个第一管路排布方案；分别确定各第一管路排布方案中冷却管路的流动阻力，并基于各流动阻力分别确定各第一管路排布方案的总体流量；分别确定各第一管路排布方案中串联支路的冷却部件的最优串联方案，并基于各最优串联方案确定各最优串联方案对应的第二管路排布方案；确定各第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升数据；根据各温升数据与各总体流量，从各第二管路排布方案中确定目标管路排布方案。本申请可减少热误差以提高机床的加工精度。

Description

冷却管路排布方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及冷却管路布局技术领域，具体涉及一种冷却管路排布方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

随着机床向高速度、高精度和柔性自动化方向的迅速发展，由热变形引起的加工制造误差所占的比例不断攀升，其中高精密设备中热误差的比例已经占到70％以上，机床热特性日益成为影响加工精度的重要因素，而保证机床在加工过程中温度的恒定是很困难的，这就对机床冷却系统的冷却效果及换热效率有较高要求，合理的机床冷却管路可以实现机床换热效率的最大化，从而降低机床各热源部件的温升，减小热误差，保证机床实现高效率加工。

目前机床冷却系统的管路排布均以个人经验认知的方式进行冷却连接排管，缺乏一定的合理性，不能实现换热效率最大化，导致热误差增加；并且会存在很多问题，比如由于机床内各热源件的发热情况不同，采用统一的连接排布方式进行冷却，必然会造成部分热源件满足不了冷却要求，而部分热源件可能被过度冷却，导致机床整体冷却系统的制冷效果不明显，也导致热误差增加，因此导致当前机床的加工精度低。

发明内容

本申请实施例提供一种冷却管路排布方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决因热误差增加导致当前机床的加工精度低的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种冷却管路排布方法，包括：

对待优化机床中需要实施冷却的多个热源的冷却部件之间的连接关系进行排列组合，得到多个第一管路排布方案；

分别确定各所述第一管路排布方案中冷却管路的流动阻力，并基于各所述流动阻力分别确定各所述第一管路排布方案的总体流量；

分别确定各所述第一管路排布方案中串联支路的冷却部件的最优串联方案，并基于各所述最优串联方案确定各所述最优串联方案对应的第二管路排布方案；

确定各所述第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升数据；

根据各所述温升数据与各所述总体流量，从各所述第二管路排布方案中确定目标管路排布方案。

在一个实施例中，所述根据各所述温升数据与各所述总体流量，从各所述第二管路排布方案中确定目标管路排布方案的步骤包括：

基于各所述温升数据与各所述总体流量，以总体流量最大化且温升数据最小化为目标对各所述第二管路排布方案进行评估，并根据评估结果从各所述第二管路排布方案中确定目标管路排布方案。

在一个实施例中，所述分别确定各所述第一管路排布方案中串联支路的冷却部件的最优串联方案的步骤包括：

针对各所述第一管路排布方案，分别执行以下步骤：

对当前第一管路排布方案中各串联支路的冷却部件按顺序进行排列组合，得到多个冷却部件串联方案；

分别计算各所述冷却部件串联方案中各冷却部件对应的热源经过冷却的温升平均值与温升方差；

基于各所述冷却部件串联方案中各冷却部件对应的热源经过冷却的温升平均值与温升方差，确定当前第一管路排布方案中串联支路的冷却部件的最优串联方案。

在一个实施例中，所述流动阻力包括：冷却部件结构内部流动阻力、管路沿程阻力、管路变径产生的局部阻力与管路分支合并产生的局部阻力。

在一个实施例中，所述基于各所述流动阻力分别确定各所述第一管路排布方案的总体流量的步骤包括：

针对各所述第一管路排布方案，分别执行以下步骤：

根据当前第一管路排布方案对应的冷却部件结构内部流动阻力、管路沿程阻力、管路变径产生的局部阻力与管路分支合并产生的局部阻力，确定当前第一管路排布方案中冷却管路的总阻力；

基于所述总阻力与当前第一管路排布方案中冷却管路的初始压强，计算当前第一管路排布方案的总体流量。

在一个实施例中，所述温升数据包括温升平均值与温升方差值，所述确定各所述第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升数据的步骤包括：

针对各所述第二管路排布方案，分别执行以下步骤：

计算当前第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升值；

根据各所述温升值确定当前第二管路排布方案的温升平均值与温升方差值。

在一个实施例中，所述计算当前第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升值的步骤包括：

基于当前第二管路排布方案中各热源的发热量、流道冷却接触面积、流体的导热系数、内部流道等效圆直径与努塞尔数，计算当前第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升值。

第二方面，本申请实施例提供一种冷却管路排布装置，包括：

组合模块，用于对待优化机床中需要实施冷却的多个热源的冷却部件之间的连接关系进行排列组合，得到多个第一管路排布方案；

第一确定模块，用于分别确定各所述第一管路排布方案中冷却管路的流动阻力，并基于各所述流动阻力分别确定各所述第一管路排布方案的总体流量；

第二确定模块，用于分别确定各所述第一管路排布方案中串联支路的冷却部件的最优串联方案，并基于各所述最优串联方案确定各所述最优串联方案对应的第二管路排布方案；

第三确定模块，用于确定各所述第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升数据；

第四确定模块，用于根据各所述温升数据与各所述总体流量，从各所述第二管路排布方案中确定目标管路排布方案。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器执行所述程序时实现第一方面或第二方面所述的冷却管路排布方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面或第二方面所述的冷却管路排布方法的步骤。

本申请实施例提供的冷却管路排布方法、装置、电子设备及存储介质，通过对待优化机床中需要实施冷却的多个热源的冷却部件之间的连接关系进行排列组合得到多个第一管路排布方案，确定各第一管路排布方案的总体流量以及各第一管路排布方案分别对应串联支路中冷却部件的最优串联方案，进一步根据各最优串联方案确定出第二管路排布方案，以及确定各第二管路排布方案的温升数据，并根据各总体流量与温升数据，从各第二管路排布方案中确定出最优管路排布方案作为目标管路排布方案，实现合理分配流量和调整管路连接方式，可最大限度带走机床内产生的热量以减少热误差的产生，有效提高机床的加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的冷却管路排布方法的流程示意图之一；

图2是本申请实施例提供的冷却管路排布方法的流程示意图之二；

图3是本申请实施例提供的冷却管路排布方法的流程示意图之三；

图4是本申请实施例提供的冷却管路排布方法的流程示意图之四；

图5是本申请实施例提供的冷却管路排布方法的流程示意图之五；

图6是本申请冷却管路排布装置实施例的功能模块示意图；

图7是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的冷却管路排布方法的流程示意图之一。参照图1，本申请实施例提供一种冷却管路排布方法，可以包括：

步骤S100，对待优化机床中需要实施冷却的多个热源的冷却部件之间的连接关系进行排列组合，得到多个第一管路排布方案；

本实施例中冷却管路排布方法可以应用于冷却管路排布系统，该冷却管路排布系统可以用于进行冷却管路排布。

具体地，当需要对某一机床的冷却管路排布进行优化时，冷却管路排布系统可以将该机床作为待优化机床，同时获取待优化机床的主机特征尺寸、机床内需要实施冷却的热源数量及各热源的发热量和冷却结构基础参数。例如，待优化机床中需要实施冷却的热源数量为5，其中5个热源的冷却部件可以分别用X轴冷却部件、Y轴冷却部件、Z轴冷却部件、B轴转台冷却部件、C轴转台冷却部件表示，其中机床的主机特征尺寸包括机床的长宽高及各轴行程，热源发热量包括X、Y、Z、B、C轴热源所对应结构件的发热量，冷却结构基础参数包括各热源的冷却部件的水道内部阻力、流道冷却接触面积、内部流道等效圆直径、接入水道管径的大小、水管入口直径、冷却装置初始压强等参数。

进一步地，在确定出待优化机床中需要实施冷却的热源的数量后，对待优化机床中需要实施冷却的多个热源的冷却部件之间的连接关系进行排列组合，其中连接关系包括串联、并联以及串联与并联结合，因此具体可以根据需要冷却的热源数量对各热源的冷却部件进行串并联排列组合，并将排列组合得到的各管路排布方案均确定为第一管路排布方案，其中串并联排列组合即对各热源的冷却部件进行纯串联、纯并联、串联与并联结合等排列组合。以便于后续分别确定各第一管路排布方案中串联支路的冷却部件的最优串联方案，得到各最优串联方案分别对应的第二管路排布方案，并以此为基础确定出最优的管路排布方案作为目标管路排布方案。

需要说明的是，在纯串联排列组合过程不对串联支路上各热源的冷却部件的先后顺序进行排列组合，即仅考虑冷却管路的串并联关系，不考虑各支路上热源冷却管路的先后顺序，例如5个热源全部串联，即XYZBC、YXBCZ、CBZYX等排布方案均属于同一种排布方案，不考虑各串联支路中热源的冷却部件的前后顺序。

步骤S200，分别确定各所述第一管路排布方案中冷却管路的流动阻力，并基于各所述流动阻力分别确定各所述第一管路排布方案的总体流量；

在得到各第一管路排布方案后，对于每一第一管路排布方案，均分别确定出该第一管路排布方案中冷却管路的流动阻力，其中流动阻力包括各热源的冷却部件自身的内部流动阻力S₁（后续简称为冷却部件结构内部流动阻力）、连接管路的沿程阻力S₂（后续简称为管路沿程阻力）、不同冷却部件串联时管路中变径所产生的局部阻力S₃（包括管径突然变大、管径突然变小）（后续简称为管路变径产生的局部阻力）、流体在串并联分支和合并过程中产生的阻力S₄（后续简称为管路分支合并产生的局部阻力），由此得到该第一管路排布方案中冷却管路的流动阻力。

需要说明的是，S₁、S₂、S₃均可通过实验测试获得，具体地，采用流量传感器和压力传感器监测回路流量及被测结构件进出口的压力，记录当前流量值和压力值；调节流量控制元件改变流量，记录当前回路流量值和压力值；重复上述操作10次以上，记录每次操作传感器监测的数据，并进行测试数据汇总；采用线性方程拟合的方式对测量数据进行处理，减少测量误差。参考理论压力、流量及阻值的关系公式，可得流动阻力中的各部分阻力，具体如下公式所示：

其中，ΔP为结构件进出口压力差值，单位为MPa；

为测试回路的流量，单位为L/ min；P’为测量误差值，S_i为第i各阻力，i取1、2、3。

S₄可通过以下算式计算得到：

其中，m为支路数，2表示合支+分支。

在分别确定出各第一管路排布方案中冷却管路的流动阻力后，对于每一第一管路排布方案，均根据当前第一管路排布方案对应的冷却部件结构内部流动阻力、管路沿程阻力、管路变径产生的局部阻力与管路分支合并产生的局部阻力，确定当前第一管路排布方案中冷却管路的总阻力，并根据总阻力当前第一管路排布方案中冷却管路的初始压强，计算出当前第一管路排布方案的总体流量，直至得到各第一管路排布方案分别对应的总体流量。以便于后续在各总体流量的基础上进一步确定出最优管路排布方案作为目标管路排布方案。

步骤S300，分别确定各所述第一管路排布方案中串联支路的冷却部件的最优串联方案，并基于各所述最优串联方案确定各所述最优串联方案对应的第二管路排布方案；

在排列组合出各第一管路排布方案后，由于在连接关系的排列组合过程中仅考虑冷却部件的串并联关系，未考虑各支路上热源冷却部件的先后顺序，因此需要确定每一第一管路排布方案中各串联支路的冷却部件的最优串联方案，具体可以对每一第一管路排布方案下各串联支路上热源冷却部件的冷却顺序（即该支路上制冷液流经热源的冷却部件的具体次序）进行排列组合，得到多个冷却部件串联方案。

进一步地，考虑热源发热量对冷却液的加热效应以及对后续部件温升的影响，分别计算各冷却部件串联方案中各热源结构件在制冷下的实际温升并通过特定的函数算子进行评估，分别获得每一第一管路排布方案中各串联支路的冷却部件的最优串联方案，即对于每一第一管路排布方案，均计算该第一管路排布方案对应各冷却部件串联方案中各热源结构件在制冷下的实际温升并通过特定的函数算子进行评估，获得该第一管路排布方案中各串联支路的冷却部件的最优串联方案。

对于每一第一管路排布方案，将该第一管路排布方案对应的各串联支路的冷却部件的最优串联方案及相应的并联支路（在存在并联支路的情况下）组成的排布方案作为第二管路排布方案，由此得到多个第二管路排布方案。以便于后续确定各第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升数据，并以此为基础确定出最优的管路排布方案作为目标管路排布方案。

步骤S400，确定各所述第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升数据；

同时，对于每一第二管路排布方案，均先计算当前第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升值；并根据各温升值确定当前第二管路排布方案的温升平均值与温升方差值，具体可以对各第二管路排布方案进行排序，并根据排序顺序分别计算出各第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升数据，其中温升数据包括温升平均值与温升方差值。以便于后续在各第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升数据的基础上，结合各第二管路排布方案的总体流量，从各第二管路排布方案中确定出最优管路排布方案作为目标管路排布方案。

步骤S500，根据各所述温升数据与各所述总体流量，从各所述第二管路排布方案中确定目标管路排布方案。

需要说明的是，在得到各第二管路排布方案分别对应的温升数据，以及各第一管路排布方案的总体流量后，由于各第二管路排布方案是对各第一管路排布方案进行串联支路中冷却部件的连接先后顺序进行调整得到，而调整串联支路的冷却部件的连接先后顺序并不影响该支路的总体流量，即对各第一管路排布方案进行串联支路中冷却部件的连接先后顺序得到的各管路排布方案的总体流量均相同。基于此，本实施例可以从各第一管路排布方案的总体流量中确定出相应第二管路排布方案的总体流量，具体地，将每一第一管路排布方案的总体流量分别确定为与其并联支路完全相同、串联支路热源相同（即热源的串联顺序可能相同或不同）的第二管路排布方案的总体流量。并进一步通过多目标优化理论结合各第二管路排布方案分别对应的温升数据以及总体流量，对各第二管路排布方案进行评估，根据评估结果从各第二管路排布方案中确定出最优管路排布方案作为目标管路排布方案，其中，多目标优化理论为以总体流量最大化与温升数据最小化为共同目标进行优化，即基于各温升数据与各总体流量，以总体流量最大化且温升数据最小化为目标对各第二管路排布方案进行评估，从各第二管路排布方案中确定目标管路排布方案。通过调整冷却管路系统的串并联方案和热源冷却顺序的手段，实现流量的合理分配和换热效率的最大化，减少热误差的产生，有效提高机床的加工精度。

需要说明的是，本实施例中的目标管路排布方案具体可以为一个或多个管路排布方案，当存在多个管路排布方案时，说明多个管路排布方案均为当前较优的管路排布方案，需要根据实际环境进一步确定出唯一的管路排布方案，因此本实施例中可以将目标管路排布方案进行输出，以供相关人员获取目标管路排布方案，当目标管路排布方案为唯一方案时，直接采用该方案进行相应机床的冷却管路排布，而当目标管路排布方案中包括多个方案时，进一步根据实际情况确定出唯一的方案，再根据该方案进行相应机床的冷却管路排布。

本申请实施例提供的冷却管路排布方法，通过对待优化机床中需要实施冷却的多个热源之间的冷却部件连接关系进行排列组合得到多个第一管路排布方案，确定各第一管路排布方案的总体流量以及各第一管路排布方案分别对应串联支路的冷却部件的最优串联方案，进一步根据各最优串联方案确定出第二管路排布方案，以及确定各第二管路排布方案的温升数据，并根据各总体流量与温升数据，从各第二管路排布方案中确定出最优管路排布方案作为目标管路排布方案，实现合理分配流量和调整管路连接方式，可最大限度带走机床内产生的热量以减少热误差的产生，有效提高机床的加工精度。

本申请公开的上述冷却管路排布方法可以视为一种通过流量分配实现机床换热效率最大化的冷却系统管路优化排布方法，可以合理分配流量和调整管路连接方式，以最大限度带走机床内产生的热量、减少热误差的产生。与传统技术相比，本申请可以解决以个人经验认知的方式进行冷却连接排管，使得不同发热量的热源搭配不同流量的冷却液进行冷却，均化冷却效果，降低成本；其次，本申请使用高效的程序选取方法来得到最优的管路排布组合，能够指导工程师在前期细节设计阶段根据机床内热源和冷却结构的实际情况，快速评估冷却系统的换热能力，对于后续较多热源管路排布情况能够快速自动选优，并且在实际应用中能够在冷却管路规划中最优管路排布选取上节省大量时间。

图2为本申请实施例提供的冷却管路排布方法的流程示意图之二。参照图2，在一个实施例中，所述流动阻力包括：冷却部件结构内部流动阻力、管路沿程阻力、管路变径产生的局部阻力与管路分支合并产生的局部阻力，所述基于各所述流动阻力分别确定各所述第一管路排布方案的总体流量的步骤包括：

步骤S2001，针对各所述第一管路排布方案，分别执行步骤S2002-S2003；

步骤S2002，根据当前第一管路排布方案对应的冷却部件结构内部流动阻力、管路沿程阻力、管路变径产生的局部阻力与管路分支合并产生的局部阻力，确定当前第一管路排布方案中冷却管路的总阻力；

步骤S2003，基于所述总阻力与当前第一管路排布方案中冷却管路的初始压强，计算当前第一管路排布方案的总体流量。

在得到各第二管路排布方案并计算出各第一管路排布方案中冷却管路的流动阻力后，对于各第一管路排布方案，分别执行以下步骤：对于当前第一管路排布方案，根据该第一管路排布方案对应流动阻力中冷却部件结构内部流动阻力、管路沿程阻力、管路变径产生的局部阻力与管路分支合并产生的局部阻力之间的串并联关系，计算出该第一管路排布方案中冷却管路的总阻力。进一步地，将该总阻力与当前第一管路排布方案中冷却管路的初始压强输入至预设的总体流量计算公式中，通过该总体流量计算公式计算出该第一管路排布方案的总体流量。其中，本实施例中预设的总体流量计算公式如下所示：

其中，P为冷却管路的初始压强，

为冷却管路的总阻力。

分别根据每一第一管路排布方案中冷却管路的流动阻力结合上述总体流量计算公式分别计算出各第一管路排布方案的总体流量，直至完成所有第一管路排布方案的总体流量的计算。通过计算各第一管路排布方案的总体流量，实现合理分配流量和调整管路连接方式，可最大限度带走机床内产生的热量以减少热误差的产生，有效提高机床的加工精度。

需要说明的是，本实施例中还可以根据各第一管路排布方案对应流动阻力中的冷却部件结构内部流动阻力、管路沿程阻力、管路变径产生的局部阻力，结合预设的支路流量计算公式分别计算出各第一管路排布方案中，各串联支路的支路流量，以根据该支路流量结合已有的理论公式计算出努塞尔数。具体地，预设的支路流量计算公式如下所示：

其中，

为各支路压降，

为每条支路管路阻力，通过各支路中涉及到的所有S₁、 S₂、S₃相加得到。

图3为本申请实施例提供的冷却管路排布方法的流程示意图之三。参照图3，在一个实施例中，所述分别确定各所述第一管路排布方案中串联支路的冷却部件的最优串联方案的步骤包括：

步骤S3001，针对各所述第一管路排布方案，分别执行步骤S3002-S3004；

步骤S3002，对当前第一管路排布方案中各串联支路的冷却部件按顺序进行排列组合，得到多个冷却部件串联方案；

步骤S3003，分别计算各所述冷却部件串联方案中各冷却部件对应的热源经过冷却的温升平均值与温升方差；

步骤S3004，基于各所述冷却部件串联方案中各冷却部件对应的热源经过冷却的温升平均值与温升方差，确定当前第一管路排布方案中串联支路的冷却部件的最优串联方案。

在排列组合得到各第一管路排布方案后，对于每一第一管路排布方案，分别计算出其各串联支路的冷却部件的最优串联方案。具体地，对于各第一管路排布方案，可以先对各第一管路排布方案进行排序，例如可以根据生成时间进行排序，并在完成排序后，根据排序顺序逐一确定每一第一管路排布方案中各串联支路的冷却部件的最优串联方案。更具体地，针对当前的第一管路排布方案，对当前第一管路排布方案中各串联支路的冷却部件按顺序进行排列组合，例如某一串联支路中XYZBC、CBZYX及BXCZY等热源的冷却部件之间有前后顺序的排布是不同的冷却部件串联方案，并且针对具有两个及以上热源的冷却部件的串联支路，均需要分别进行排列组合，由此每一串联支路（热源数量大于或等于2）均具有对应的多种冷却部件串联方案。

进一步地，对于每一串联支路的各冷却部件串联方案，考虑热源发热量对冷却液的加热效应以及对后续部件温升的影响，分别计算该串联支路的各冷却部件串联方案中各热源经过冷却的温升平均值与温升方差，具体可以先计算出各热源分别经过冷却的温升值，并计算出各温升值的平均值得到温升平均值，以及计算各温升值的方差得到温升方差。

进一步地，通过特定的函数算子结合各冷却部件串联方案对应的温升平均值与温升方差，对该第一管路排布方案中的各串联支路进行评估，分别确定出每一串联支路的最优串联方案，根据该函数算子计算出的最小值所对应的冷却部件串联方案即为该串联支路上的最优串联方案，以在分别确定出各串联支路分别对应的最优串联方案后，由该第一管路排布方案中各串联支路对应的最优串联方案与原有的并联支路形成一个第二管路排布方案。具体地，本实施例中特定的函数算子如下所示：

其中，w1、w2分别表示温差平均值和温升方差的权重系数，

表示每条串联支路的温升平均值，S为每条串联支路的温升方差，min、max分别所有冷却部件串联方案中相应的最小值和最大值。

本实施例可以解决以个人经验认知的方式进行冷却连接排管，通过确定出每一原管路排布方案中各串联支路的最优串联方案并形成相对应的管路排布方案，使得不同发热量的热源搭配不同流量的冷却液进行冷却，均化冷却效果，降低成本。

图4为本申请实施例提供的冷却管路排布方法的流程示意图之四。参照图4，在一个实施例中，所述温升数据包括温升平均值与温升方差值，所述确定各所述第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升数据的步骤包括：

步骤S4001，针对各所述第二管路排布方案，分别执行步骤S4002-S4003；

步骤S4002，计算当前第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升值；

步骤S4003，根据各所述温升值确定当前第二管路排布方案的温升平均值与温升方差值。

在得到各第二管路排布方案后，本实施例还需要分别确定各第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升数据，由于温升数据包括温升平均值与温升方差值，因此本实施例需要分别确定各第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升平均值与温升方差值。具体地，针对每一第二管路排布方案，分别执行以下步骤：对于当前第二管路排布方案，先计算出该第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升值，并对计算的各温升值进行均值运算，得到该第二管路排布方案的温升平均值，以及根据各温升值与温升平均值进行方差计算，得到该第二管路排布方案的温升方差值。重复执行上述计算温升平均值与温升方差值的步骤，直至得到所有第二管路排布方案的温升平均值与温升房差值。

进一步地，所述计算当前第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升值的步骤包括：

步骤S40021，基于当前第二管路排布方案中各热源的发热量、流道冷却接触面积、流体的导热系数、内部流道等效圆直径与努塞尔数，计算当前第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升值。

具体地，在计算当前第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升值时，由于已经获取了当前第二管路排布方案中各热源的发热量、流道冷却接触面积、流体的导热系数、内部流道等效圆直径与努塞尔数等参数，因此可以通过上述参数结合预设的冷却温升计算公式，计算出当前第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升值，其中预设的冷却温升计算公式如下所示：

其中，Q_w为热源的发热量，A为流道冷却接触面积，ΔT为热源经过冷却的温升值，h为对流换热系数，通过如下公式计算得到：

其中，

为流体的导热系数，d为内部流道等效圆直径，Nu为努塞尔数，与上述提及的努塞尔数相同。

本实施例通过计算出各第二管路排布方案的温升平均值与温升方差值，以在各第二管路排布方案的温升平均值与温升方差值的基础上确定出最优管路排布方案，可以实现合理分配流量和调整管路连接方式，最大限度带走机床内产生的热量以减少热误差的产生，有效提高机床的加工精度。

图5为本申请实施例提供的冷却管路排布方法的流程示意图之五。参照图5，在一个实施例中，所述根据各所述温升数据与各所述总体流量，从各所述第二管路排布方案中确定目标管路排布方案的步骤包括：

步骤S5001，基于各所述温升数据与各所述总体流量，以总体流量最大化且温升数据最小化为目标对各所述第二管路排布方案进行评估，并根据评估结果从各所述第二管路排布方案中确定目标管路排布方案。

需要说明的是，在得到各第二管路排布方案分别对应的温升数据，以及各第一管路排布方案的总体流量后，由于各第二管路排布方案是对各第一管路排布方案进行串联支路中各热源的冷却部件的连接先后顺序进行调整得到，而调整串联支路各热源的冷却部件的连接先后顺序并不影响该支路的总体流量，即对各第一管路排布方案进行串联支路中各热源的冷却部件的连接先后顺序得到的各管路排布方案的总体流量均相同。基于此，本实施例可以从各第一管路排布方案的总体流量中确定出相应第二管路排布方案的总体流量，具体地，将每一第一管路排布方案的总体流量分别确定为与其并联支路完全相同、串联支路热源相同（即热源的冷却部件的串联顺序可能相同或不同）的第二管路排布方案的总体流量。

在得到各第二管路排布方案分别对应的温升数据与总体流量后，采用多目标优化理论结合各第二管路排布方案分别对应的温升数据与总体流量，对各第二管路排布方案进行评估，根据评估结果从各第二管路排布方案中确定一个或多个管路排布方案作为目标管路排布方案。具体地，本实施例中可以通过三维坐标系来展现所有第二管路排布方案，更具体地，在一个实例中，由于温升数据包括温升平均值与温升方差值，因此可以温升平均值为X轴、温升方差值为Y轴、总体流量为Z轴绘制所有第二管路排布方案的三维空间分布图，并分别从三维图的前、底面进行投影得到温升平均值与温升方差值的二维视图，以及温升平均值与总体流量的二维视图。进一步地，根据热源结构件的温升平均值越小、温升方差值越小、总体流量越大共同作为评估要素，在温升平均值与温升方差值二维图中帕累托解集分布在温升平均值小，温升方差值小的区域；在温升平均值与总体流量二维视图中，帕累托解集分布在温升平均值小、总体流量大的区域，通过结合三维空间图及二维视图可以确定三维帕累托解集推荐方案落在温升平均值小、温升方差值小、总体流量大的区域。进一步地，展示出六种帕累托解集推荐方案热源结构件的排布方式，并展示出的排布方式对应的多个管路排布方案作为评估结果。最后可以通过对评估结果中不同管路排布方案下的支路流量、总体流量、温升平均值及温升方差值进行数据表分析，例如，某一管路排布方案总体流量最大、温升平均值最小，虽然温升方差值较大，但各热源的温升平均值更低，分布更均匀，因此选择该管路排布方案作为表征最优管路排布方案的目标管路排布方案。

本实施例基于多目标优化理论结合各第二管路排布方案分别对应的温升数据与总体流量，从多个第二管路排布方案中确定出一个或多个排布方案作为目标管路排布方案。通过调整冷却管路系统的串并联方案和热源冷却顺序的手段，实现流量的合理分配和换热效率的最大化，减少热误差的产生，有效提高机床的加工精度。

进一步地，本申请还提供一种冷却管路排布装置。

参照图6，图6为本申请冷却管路排布装置实施例的功能模块示意图。

所述冷却管路排布装置包括：

组合模块100，用于对待优化机床中需要实施冷却的多个热源的冷却部件之间的连接关系进行排列组合，得到多个第一管路排布方案；

第一确定模块200，用于分别确定各所述第一管路排布方案中冷却管路的流动阻力，并基于各所述流动阻力分别确定各所述第一管路排布方案的总体流量；

第二确定模块300，用于分别确定各所述第一管路排布方案中串联支路的冷却部件的最优串联方案，并基于各所述最优串联方案确定各所述最优串联方案对应的第二管路排布方案；

第三确定模块400，用于确定各所述第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升数据；

第四确定模块500，用于根据各所述温升数据与各所述总体流量，从各所述第二管路排布方案中确定目标管路排布方案。

本申请实施例提供的冷却管路排布装置，通过对待优化机床中需要实施冷却的多个热源之间的连接关系进行排列组合得到多个第一管路排布方案，确定各第一管路排布方案的总体流量以及各第一管路排布方案分别对应串联支路的最优串联方案，进一步根据各最优串联方案确定出第二管路排布方案，以及确定各第二管路排布方案的温升数据，并根据各总体流量与温升数据，从各第二管路排布方案中确定出最优管路排布方案作为目标管路排布方案，实现合理分配流量和调整管路连接方式，可最大限度带走机床内产生的热量以减少热误差的产生，有效提高机床的加工精度。

其中，所述流动阻力包括：冷却部件结构内部流动阻力、管路沿程阻力、管路变径产生的局部阻力与管路分支合并产生的局部阻力。

在一个实施例中，第一确定模块200具体用于：

针对各所述第一管路排布方案，分别执行以下步骤：

在一个实施例中，第二确定模块300具体用于：

针对各所述第一管路排布方案，分别执行以下步骤：

在一个实施例中，第三确定模块400具体用于：

针对各所述第二管路排布方案，分别执行以下步骤：

计算当前第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升值；

在一个实施例中，第三确定模块400包括计算模块（图中未示出），所述计算模块用于：

在一个实施例中，第四确定模块500具体用于：

图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器（processor）810、通信接口（Communication Interface）820、存储器（memory）830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的计算机程序，以执行冷却管路排布方法的步骤，例如包括：

此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本申请实施例还提供一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使处理器执行上述各实施例提供的方法的步骤，例如包括：

所述计算机可读存储介质可以是处理器能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器（例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘（MO）等）、光学存储器（例如CD、DVD、BD、HVD等）、以及半导体存储器（例如ROM、EPROM、EEPROM、非易失性存储器（NANDFLASH）、固态硬盘（SSD））等。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种冷却管路排布方法，其特征在于，包括：

根据各所述温升数据与各所述总体流量，从各所述第二管路排布方案中确定目标管路排布方案；

其中，所述分别确定各所述第一管路排布方案中串联支路的冷却部件的最优串联方案的步骤包括：

针对各所述第一管路排布方案，分别执行以下步骤：

基于特定的函数算子，结合各所述冷却部件串联方案中各冷却部件对应的热源经过冷却的温升平均值与温升方差，确定当前第一管路排布方案中串联支路的冷却部件的最优串联方案；

其中，所述特定的函数算子为：

其中，w1、w2分别表示温差平均值和温升方差的权重系数，

表示每条串联支路的温升平均值，S为每条串联支路的温升方差，min、max分别表示所有冷却部件串联方案中相应的最小值和最大值；

其中，所述根据各所述温升数据与各所述总体流量，从各所述第二管路排布方案中确定目标管路排布方案的步骤包括：

2.根据权利要求1所述的冷却管路排布方法，其特征在于，所述流动阻力包括：冷却部件结构内部流动阻力、管路沿程阻力、管路变径产生的局部阻力与管路分支合并产生的局部阻力。

3.根据权利要求2所述的冷却管路排布方法，其特征在于，所述基于各所述流动阻力分别确定各所述第一管路排布方案的总体流量的步骤包括：

针对各所述第一管路排布方案，分别执行以下步骤：

4.根据权利要求1所述的冷却管路排布方法，其特征在于，所述温升数据包括温升平均值与温升方差值，所述确定各所述第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升数据的步骤包括：

针对各所述第二管路排布方案，分别执行以下步骤：

计算当前第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升值；

5.根据权利要求4所述的冷却管路排布方法，其特征在于，所述计算当前第二管路排布方案中各热源经过冷却的温升值的步骤包括：

6.一种冷却管路排布装置，其特征在于，包括：

第四确定模块，用于根据各所述温升数据与各所述总体流量，从各所述第二管路排布方案中确定目标管路排布方案；

所述第二确定模块，还用于针对各所述第一管路排布方案，分别执行以下步骤：对当前第一管路排布方案中各串联支路的冷却部件按顺序进行排列组合，得到多个冷却部件串联方案；分别计算各所述冷却部件串联方案中各冷却部件对应的热源经过冷却的温升平均值与温升方差；基于特定的函数算子，结合各所述冷却部件串联方案中各冷却部件对应的热源经过冷却的温升平均值与温升方差，确定当前第一管路排布方案中串联支路的冷却部件的最优串联方案，其中，所述特定的函数算子为：

其中，w1、w2分别表示温差平均值和温升方差的权重系数，

所述第四确定模块，还用于基于各所述温升数据与各所述总体流量，以总体流量最大化且温升数据最小化为目标对各所述第二管路排布方案进行评估，并根据评估结果从各所述第二管路排布方案中确定目标管路排布方案。

7.一种电子设备，包括处理器和存储有计算机程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任一项所述的冷却管路排布方法的步骤。

8.一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的冷却管路排布方法的步骤。