申请/专利权人：南京航空航天大学

申请日：2022-03-11

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN114678078B

主分类号：G16C20/10

分类号：G16C20/10;G16C20/70;G06F30/27;G06F30/28;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2022.07.15#实质审查的生效;2022.06.28#公开

摘要：本发明公开了一种CO2‑CH4重整泡沫反应器及其优化设计方法，其通过四次响应面模型及多岛遗传算法，对反应器孔隙率Φ、孔径d和长度L进行参数优化，显著提高了泡沫反应器的能量转化效率；当Φ＝0.84、d＝2.5mm和L＝0.08m时，太阳能转化为燃料的效率高达50.4％；进一步将平面泡沫反应器太阳入射端设计成抛物线内凹结构后，在内凹深度h为16mm时，太阳能对燃料的最大效率达到53.33％，进一步提高了能量转化效率，同时还改善了温度均匀分布，提高了多孔泡沫抗热冲击性能。

主权项：1.一种CO2-CH4重整泡沫反应器的优化设计方法，其特征在于：包括如下步骤：1以最大能量转化效率为目标，在给定的参数取值范围内，通过四次响应面模型及多岛遗传算法优化得到最佳均布式平面泡沫反应器，参数包括反应器长度L、孔隙率Φ和孔径d；2将最佳均布式平面泡沫反应器整形为太阳入射端呈抛物线内凹结构，确定能量转化效率最高时的内凹深度h；步骤1包括：1-1在给定的参数取值范围内随机抽取若干样本点；1-2建立热非平衡模型，将固体域与流体域空间重叠，通过仿真计算得到不同样本点参数下泡沫反应器的能量转化效率；1-3建立四次响应面模型，以样本点参数作为输入，以仿真计算得到的能量转化效率作为输出进行多项式拟合；1-4通过多岛遗传算法，对四次响应面模型的计算结果进行优化，确定全局最优解；步骤1-2中，多孔泡沫的连续性方程为多孔泡沫的动量守恒方程为 表示对应物理量的梯度，ρf表示流体密度，表示流速，μ表示流体粘性系数，p表示混合气体分压，表示多孔泡沫的动量源项； 热非平衡模型中流体域的能量守恒方程为cp,t为流体比热容，Tf为流体温度，λeff,f为流体等效导热系数，hi为流体各组分的换热系数，为流体各组分的质量扩散通量；Sf表示流体总源项；热非平衡模型中固体域的能量守恒方程为ρs表示固体域的密度，cp,s表示固体域的比热容，Ts表示固体域的温度，λeff,s为固体域等效导热系数，Ss表示固体总源项；步骤1-4，在多岛遗传算法中，目标函数为 其中x1、x2、x3分别代表Φ、d、L三个设计参数，η表示燃料转化效率，C为常数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南京航空航天大学 一种CO₂-CH₄重整泡沫反应器及其优化设计方法

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