Для повышения эффективности теплопередачи и комплексных характеристик газового охладителя сверхкритического CO₂ (SCO₂) в данной статье проведено численное исследование характеристик течения и теплопередачи SCO₂ внутри внутренне ребристой витой эллиптической трубы, проанализирован механизм усиления теплопередачи на основе теории кооперативных полей. В качестве проектных переменных выбраны шаг ребер (p), высота ребра (h), большая полуось (a) и число Рейнольдса (Re). С помощью метода отклика поверхности (RSM) построены квадратичные модели Нуссельта, коэффициента трения и интегрального показателя эффективности, а с использованием алгоритма NSGA-II проведена многоцелевая оптимизация с получением Парето-оптимальных решений. Исследование показывает, что взаимодействие витой и внутреннеребристой структур вызывает устойчивое вторичное течение, усиливающее возмущения потока и нарушающее тепловой пограничный слой, что значительно улучшает конвективный теплоперенос. При h равном 0,5 мм, a в диапазоне от 3,6 до 3,9 мм и p в диапазоне от 50 до 70 мм достигается хороший баланс между усилением теплопередачи и ростом гидравлического сопротивления.

сверхкритический CO₂;газовый охладитель;внутренне ребристая витая эллиптическая труба;теория кооперативных полей;многоцелевая оптимизация