基于COMSOL的简化对流传热结构拓扑优化方法

来源：计算力学学报杂志2023年第4期北京时间：

作者：王运宇,阎琨,蔡贤辉,潘余,孙国,陈健,程耿东,刘卫东

单位：大连理工大学 化工机械与安全系, 大连 116024,大连理工大学 化工机械与安全系, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室 工程力学系, 大连 116024,国防科技大学 空天科学学院 高超声速冲压发动机技术重点实验室, 长沙 410073,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室 工程力学系, 大连 116024,国防科技大学 空天科学学院 高超声速冲压发动机技术重点实验室, 长沙 410073,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室 工程力学系, 大连 116024,国防科技大学 空天科学学院 高超声速冲压发动机技术重点实验室, 长沙 410073

摘要：提出了一种基于COMSOL平台的简化对流传热结构拓扑优化实现方法。简化对流传热拓扑优化可用于获得性能更优的散热结构概念设计,但缺乏可行性强和适用范围广的实现方法,导致工程应用存在较高的技术门槛。为解决该问题,本研究采用在经典传热方程中引入对流换热项的方式,建立了可用于COMSOL平台简化对流换热分析的控制方程。进一步的,结合COMSOL平台提供的传热分析模块以及拓扑优化模块,搭建了简化对流传热结构拓扑优化计算框架。数值算例考虑了经典二维和三维的简化对流传热结构优化设计问题。结果显示了本文方法的有效性及可行性。

关键词：简化对流换热,拓扑优化,COMSOL,

基金资助：航空科学基金(2020Z009063001)资助项目.