基于响应面法与灵敏度分析的多孔螺旋翅片传热速率建模与优化：同伦微扰方法

《Heat Transfer》：Modeling and Optimization of Heat Transfer Rate in a Porous Spiral Fin Using RSM and Sensitivity Analysis: Homotopy Perturbation Approach

　　

摘要 近年来，多孔翅片在热交换器和高温设备等热系统中的广泛应用，推动了对多孔翅片的需求不断增长。本研究考察了多孔螺旋翅片在自然对流和辐射以及内部热生成条件下的传热情况。本研究的目的是通过响应面方法技术提高传热速率。采用敏感性分析方法分析了关键参数的影响及各参数的贡献。采用Darcy模型来表征多孔介质，并使用同伦摄动法求解控制能量方程。在本研究中，对多孔螺旋翅片的温度分布进行了严格考察，分别针对${P}^{*}=0$和${P}^{*}>0$（螺旋构型）两种情况进行了分析。当节距值增大时，温度分布有显著改善。此外，螺旋构型在传热方面相比圆形翅片（${P}^{*}=0$）表现出更好的性能，这主要是由于传热表面积的增加以及流体与热边界层之间更强的相互作用。当${Nc}$、${Nr}$和$Q$分别增加400%时，温度分别降低了34.32%和32.79%，并增加了96.91%。当参数${m}_{2}$增加200%时，温度降低了21.94%；而当参数${\epsilon }_{G}$增加200%时，温度增加了2.43%。此外，传热速率的敏感性分析表明，对流参数具有主导效应，随着对流增强，敏感性从负值向正值转变。利益冲突声明：作者声明不存在利益冲突。数据可用性声明：本研究不涉及任何数据，因此在当前研究中未生成任何数据集。