一种考虑瞬态效应的散热结构导热路径设计的拓扑优化模型

来源：计算力学学报杂志2018年第5期北京时间：

作者：吴书豪,张永存,刘书田

单位：大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024

摘要：实际工程中，热载荷多数具有短时和周期性特点，瞬态效应显著。目前的散热结构导热路径设计多基于稳态热传导模型，未考虑瞬态效应。本文提出了一种以区域温度控制函数作为设计目标的瞬态热传导问题的拓扑优化模型，能够实现在整个时间历程上特定区域内最高温度最小。使用伴随变量法，推导了目标函数关于设计变量的敏度计算格式。算例表明，基于本文优化模型获得的散热路径设计与基于稳态热传导模型的结果有明显差别，具有更优的散热性能。因此，时变热荷载下的散热结构构型设计需要考虑瞬态响应的影响。

关键词：瞬态热传导,拓扑优化,最高温度控制,时间相关性,敏度分析,

基金资助：国家自然科学基金（11572071；11332004）；中航产学研（CXY2013DLLG32）；111引智计划（B14013）资助项目.