Gyroid型TPMS结构非均匀填充的主动冷却结构性能分析

来源：计算力学学报杂志2026年第2期北京时间：

作者：胡宇新,刘书田

单位：大连理工大学 工程力学系, 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 工程力学系, 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024

摘要：基于Gyroid型三周期极小曲面结构(TPMS)填充的主动冷却结构性能提升设计问题,讨论三周期极小曲面构型描述参数(形状描述参数和厚度)的非均匀分布对冷却效果的影响。通过冷却管道中填充4个单胞的主动冷却结构的冷却效果的数值仿真,分析TPMS结构厚度、形状等描述参数的不同分布对冷却性能的影响。通过对不同厚度下的均匀填充TPMS结构的冷却性能分析,验证了TPMS的厚度与冷却效果正相关。然后运用正交实验的方法,分析了39组不同形状参数C分布的梯度填充TPMS冷却结构的冷却性能,获得了冷却效果最佳的形状参数。其冷却效果相较于均匀填充结构的冷却效果提升5.05%,表明通过合理的非均匀填充设计,可有效提高三周期极小曲面冷却结构的冷却效果。

关键词：Gyroid型三周期极小曲面,非均匀分布,正交实验,梯度填充,冷却效果,

基金资助：国家自然科学基金(U2341232)资助项目.