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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种适用于微细换热管束的结构强度数值计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119940215B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510077833.6，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权一种适用于微细换热管束的结构强度数值计算方法是由鲁业明;车永鑫;蒋顺林;陈彦木;郭振洋;牛军;王晓放设计研发完成，并于2025-01-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种适用于微细换热管束的结构强度数值计算方法在说明书摘要公布了：一种适用于微细换热管束的结构强度数值计算方法，其属于换热设备中微细换热管束结构有限元分析的技术领域。该方法包括以下步骤:首先，确定微细换热管束的具体几何结构，并对所述结构进行简化处理。选取一个重复性预冷片换热管束作为模型对象，建立相应的结构模型，并进行结构化网格划分；然后，对微细换热管束内外冷热流体通过管束进行流动换热的情况进行数值仿真计算，从中获取微细管束边界上的压力和温度数据，这些数据将被用作后续强度计算的基础输入；接着，进行强度计算。将复杂的微细换热管束简化为重复性预冷片换热管束，降低了计算难度，从而有效减少了计算时间，提高了计算效率。

本发明授权一种适用于微细换热管束的结构强度数值计算方法在权利要求书中公布了：1.一种适用于微细换热管束的结构强度数值计算方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：确定微细换热管束的几何结构，并将结构模型简化为一个重复性预冷片换热管束计算模型； 步骤2：利用建模软件建立步骤1中重复性预冷片换热管束计算模型，并对该模型进行结构化网格划分，对换热管束与流体的交界面添加边界层，在保证网格质量的前提下，完成网格划分； 步骤3：确定重复性预冷片换热管束内冷流体氦气管束外热流体空气的温度、压力、流速和流量的流动条件，进而对微细换热管束内氦气和管束外空气的流动以及通过冷热流体通过管束的换热进行模拟与分析； 步骤4：在步骤3的流动换热分析计算基础上，分别提取微细换热管束冷热流体和管束交界面的温度和压力数据； 步骤5：在命令流编程软件中导入简化后的重复性预冷片换热管束网格模型，设置计算类型，指定换热管束的单元类型为壳单元；并定义换热管束的材料属性；步骤6：将所述微细换热管束冷热流体和管束交界面的温度和压力数据通过插值到网格节点上的方法，进行对微细换热管束的内外壁面添加边界条件，设置管束内外流体与管束内外壁面的交界面类型为“耦合壁面”；随后加载温度和压力载荷至模型； 步骤6-1：利用KNN方法对温度压力载荷进行插值，提取CFD仿真中的流场信息；计算换热结构表面网格节点与所有流场边界网格节点之间的距离，选取距离最近的k个已知的节点数据； 假设插值目标点为，临近点为，则其几何距离为：； 因此临近的k个点为： ； 其中，dk为临近点的距离范围； 步骤6-2：对k个已知的流场边界上的节点数据进行加权平均，并将其作为换热结构表面网格节点的估计值，对所有换热结构表面网格节点全部进行估计值的计算，得到以换热结构表面网格节点所对应的温度压力数据，即结构表面温度压力载荷； 以临近k个点数据的平均值作为目标插值点的估计值，由此计算得， ； 其中，F0是换热结构网格节点的估计值，Fi是流场边界网格节点的已知数据，λi是临近点相对目标插值节点的权重，k个点的权重计算如下： ； 步骤6-3：将换热结构上网格节点的温度和压力数据加载到换热结构上，完成温度和压力载荷的加载；通过从材料库中调取不同温度下的材料属性，对换热结构有限元各项物性进行定义； 步骤7：对微细换热管束进出口的约束以及随管束分布的支撑板约束进行添加，设置预冷片换热管束进出口的约束为固定约束，对随管束分布的支撑板约束设置为梁单元，通过梁单元与壳单元连接来实现支撑板对换热管束的约束，使用RBE3法进行支撑板与换热管束的连接约束，同时换热管束两端通过节点单元自由度约束； 步骤8：对模型在温度、压力载荷和施加约束的条件下进行强度计算，实现对换热管束在工作状态下的力学分析； 根据如下结构运动方程进行耦合求解计算，求得位移和应力应变； ； 其中，[M]为质量矩阵；[C]为阻尼矩阵；为刚度矩阵；为加速度矢量，为速度矢量，x为位移矢量，是换热管上的作用力合力； 管束在横向流作用下受到的外力包括流体附加质量、附加阻尼和附加刚度的作用，视为是管束加速度分量、速度分量和位移分量的函数： ； 式中，为附加质量；为附加阻尼；为附加刚度；为管束受到流体力；总阻尼值为正表示系统存有振动能量的损耗，总刚度值为正表示系统有维持稳定的能力。

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