随着中国经济的快速增长，虽然各种建设都取得了巨大的成就，但也付出了巨大的代价，经济发展与资源环境之间的矛盾日益尖锐。温室气体排放引起的全球气候变暖问题日益突出，引起了国际社会的广泛关注。进一步加强节能减排也是应对全球气候变化的迫切需要，也是我们的责任。特别是在冬季，大气承受着供暖造成的巨大压力。
温度控制阀作为加热系统室温控制的组成部分，不仅是一种高效的建筑节能产品，也是实施热计量的重要环节。温度控制阀的使用解决了热能的浪费问题，为终端用户提供了有效的节能手段。它是一种比例调节控制阀，无需添加能量即可工作。它通过改变加热热水流量来调节和控制室内温度。它是一种经济节能的产品，也可以大大提高卧室的舒适性。目前，市场上有一种相对成熟的温度控制阀产品，可以实现阀门的自动启停装置。它使用液体温度包将温度传递给热敏元件——记忆合金弹簧，并利用合金弹簧对温度的感应特性来控制阀门的打开和关闭。但在实际应用中，合金弹簧的特性线是非线性的。当温度下降到一定程度时，合金弹簧的支撑力过大，阀门不能及时打开，导致调节故障。
为此，研究小组在原温度控制阀产品的基础上，开发了机械热管网节能自动启停装置，即自力式温度控制阀。本文采用最先进的非线性规划计算方法-序列二次规划方法，优化研究小组开发的记忆合金弹簧，寻找合理的记忆合金弹簧组设计参数，为自力式温度控制阀产品设计提供参考。
1 温控阀的结构及工作原理
1.1 温控阀结构
本研究小组开发的温度控制阀从结构图中可以看到设备的外部部件，包括外壳、下端连接器、八角形连接螺母和底阀连接器。它们确定了设备的形状，并在固定、连接和支持内部部件方面发挥了作用。紧固件确定并调整了内部部件的位置，其结构稳定地与其他部件配合。内部的其他部件是温度包，Ti—Ni记忆合金弹簧组、保温橡胶棒、塑料阀、磁耦合结构、支撑弹簧和支撑弹簧套筒，其中保温橡胶棒、塑料阀隔离装置中上下热流，提高装置的温度控制精度。以下是温度控制阀的结构图（如图1所示）。
1.2 温控阀的工作原理
该温度控制阀利用阀门的温度原件来控制阀门的开度，其工作过程如下：
当室内温度升高时，感温材料膨胀，压缩弹簧，从而带动阀杆，使阀口关小，散热器的进水量因此减小，使得对室内的散热量减少，从而降低室温；反之，阀杆弹回，阀口开大，进水量增大，供给室内的热量增加，升高室内温度。
当房间内有其他辅助热源（如白天的阳光等热体）时，阀门会自动关闭，减少散热器的进水量，最终达到节能的目的，大大提高卧室的舒适度。
图1 装置结构图
建立2 数学模型
本文利用Matlab该软件开发了基于序列二次规划方法的优化设计程序，以解决合金弹簧优化设计问题。Matlab机械优化设计软件的基本步骤如下：
首先，根据优化问题建立数学模型，确定变量，列出约束条件和目标函数；其次，对建立的模型进行具体分析和研究，选择合适的优化解决方案；最后，根据优化方法的算法，列出程序框图，选择优化函数和编写程序，计算机找到最佳解决方案。
2.1 已知参数
自力温度控制阀的整体结构由其核心部件——记忆合金弹簧的尺寸决定。记忆合金弹簧压力大，尺寸受安装条件限制，目标要求记忆合金弹簧质量最低。弹簧材料是Ti-50.8Ni记忆合金，最大工作负荷Pmax为95N，最小工作载荷为60N，弹簧寿命为104h，弹簧直径d取值范围为1~4mm，中径D2取值范围为10~30mm,工作圈数n不应小于4.5圈，弹簧旋转比C弹簧一端固定，一段自由，弹簧变形不小于10mm。
♂
2.2 选择设计变量
以弹簧直径d，中径D二、有效工作圈数n设计变量为：
x=[x1，x2，x3]=[D2，n，d]
2.3 目标函数的建立
以记忆合金弹簧质量最小为目标函数的优化问题，目标函数为
其中：
n–工作圈数有效；
–死圈数，常取1.5~2.5，此处取2；
–弹簧材料的密度；
d–弹簧直径；
D2–弹簧中径。
整理简化后，目标函数为
2.3.建立1 约束条件
弹簧强度条件：
弹簧刚度条件：
弹簧稳定性：
弹簧无共振要求：
弹簧旋绕比限制：
边界和自然条件应满足每个设计变量：
2.建立4 数学模型
通过以上分析步骤，上述问题可以抽象成以下数学模型：
4 编程
4.1 M文件myfun.m
♂
4.二 非线性约束M文件mycon.m
4.3 解决主文件main.m
format long
4.4 运算结果
x=1.6564
4.5000
16.1141
fval=
0.0055
考虑到实际工况，取弹簧直径1.6mm，工作圈数5，中经16mm。带入质量公式后，最小质量基本等于0.0055kg。
3 结论
本研究小组开发了机械热管网节能自动启停装置，即械热管网节能自动启停装置，即自力式温度控制阀，其中记忆合金弹簧进行了优化设计。本文采用最先进的非线性规划计算方法-序列二次规划方法，优化了本研究小组开发的机械热管网节能自动启停装置，即自力式温度控制阀中的记忆合金弹簧Matlab该软件开发了基于序列二次规划方法的优化设计程序，特别用于解决自力式温度控制阀中的记忆合金弹簧优化设计问题。通过优化设计，找到合理的记忆合金弹簧组设计参数，以满足设备的设计要求，为自力式温度控制阀的产品设计提供参考。
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