Исследование на основе машинного обучения и эксперимента по прогнозированию коэффициента теплопередачи при кипении в вертикальных и невесомых условиях с использованием данных горизонтального потока

В настоящем исследовании разработан высокоточный метод прогнозирования характеристик теплопередачи при кипении на всём диапазоне от низкой качественной доли до постсухопарной (post-dryout) области, независимо от свойств хладагента, условий потока, ориентации гравитации и гравитационной среды. Предложен комбинированный подход на основе машинного обучения и экспериментальных исследований. Была создана новая экспериментальная установка для измерения коэффициента теплопередачи при кипении R1233zd(E) в восходящем потоке от низкой качественной доли до постсухопарной области. Эксперименты проводились при q = 3–9 кВт/м−2 и G = 30–90 кг/м−2 с−1, что предоставило новые данные в диапазонах параметров, недостаточно представленных в предыдущих работах. Результаты экспериментов отклонялись от трендов, предсказанных существующими корреляциями, и были прояснены эффекты теплового потока и массового потока на наступление сухого остатка (dryout). Построена обширная база данных, объединяющая 1433 точки, полученные в этом исследовании, с данными из литературы, в результате чего для восходящего потока получено 3289 точек. Дополнительные базы данных включают 467 точек для нисходящего потока и 222 точки для микрогравитации. Хотя модели машинного обучения обычно требуют больших наборов данных, их точность прогноза ухудшается при ограниченности доступных данных. Для решения этой проблемы предложенный метод выполняет предварительное обучение на данных горизонтального потока, которые тесно связаны с характеристиками теплопередачи для вертикальных восходящих/нисходящих и микрогравитационных потоков, с последующей донастройкой на целевых наборах данных. Полученная модель точно предсказывает коэффициенты теплопередачи от низкой качественной доли до постсухопарной области без зависимости от свойств хладагента, условий потока, ориентации гравитации или гравитационной среды.