积耗散率最小的圆柱形构造体传质构形优化

工程热物理学报 , 2013, 34(5): 947-951.

积耗散率最小的圆柱形构造体传质构形优化

冯辉君 ^1, , 陈林根 ^2, , 谢志辉 ^3, , 孙丰瑞 ^4,

1.海军工程大学热科学与动力工程研究室,湖北武汉430033;海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033

2.海军工程大学热科学与动力工程研究室,湖北武汉430033;海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033

3.海军工程大学热科学与动力工程研究室,湖北武汉430033;海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033

4.海军工程大学热科学与动力工程研究室,湖北武汉430033;海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51176203, 51206184)

关键词：构形理论 , 质量积耗散率最小化 , 圆柱形构造体 , 传质构形优化 , 广义热力学优化

Constructal Mass Transfer Optimization for Cylindrical Assembly With Minimum Mass Entransy Dissipation

FENG Hui-Jun ^1, , CHEN Lin-Gen ^2, , XIE Zhi-Hui ^3, , SUN Feng-Rui ^4,

Keywords： constructal theory , mass entransy dissipation rate minimization , cylindrical assembly , constructal mass transfer optimization , generalized thermodynamic optimization

基于构形理论,以质量积耗散率最小为优化目标,在构造体总体积和高渗透性材料一定的条件下,对基于环形高渗透性通道的圆柱形构造体进行传质构形优化,得到无量纲平均压差最小的圆柱体构造体最优构形.结果表明:存在最佳高渗透性通道尺寸比(D1/D0)opt和最佳圆柱形构造体径高比(H0/H1)oo使得圆柱形构造体的无量纲平均压差取得二次最小值.增加单元体数目n有助于提高圆柱形构造体的传质性能;当n＞5时,其传质性能提高幅度很小,此时增加单元体数目对其传质性能改善不明显.基于质量积耗散率最小所得到的圆柱形构造体最优构形能够降低构造体的平均传质压差,改善其整体传质性能.

参考文献

[1]	陈林根.构形理论及其应用的研究进展[J].中国科学（技术科学）,2012(05):505-524.
[2]	A.ALEBRAHIM;A.BEJAN .CONSTRUCTAL TREES OF CIRCULAR FINS FOR CONDUCTIVE AND CONVECTIVE HEAT TRANSFER[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,1999(19):3585-3597.
[3]	冯辉君,陈林根,孙丰瑞.基于（火积）耗散率最小的三维圆柱形单元体和微、纳米尺度下矩形、三角形单元体体-点导热构形优化[J].中国科学（技术科学）,2012(03):257-271.
[4]	Zeng-Yuan Guo;Hong-Ye Zhu;Xin-Gang Liang .Entransy—A physical quantity describing heat transfer ability[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2007(13/14):2545-2556.
[5]	过增元,程新广,夏再忠.最小热量传递势容耗散原理及其在导热优化中的应用[J].科学通报,2003(01):21-25.
[6]	陈林根.基于质量积耗散极值原理的传质过程优化[J].海军工程大学学报,2013(01):1-26.
[7]	陈林根,田凤红,肖庆华,孙丰瑞.基于恒截面流道矩形单元体的积耗散率最小传质构形优化[J].热科学与技术,2012(02):136-141.

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