基于火积耗散率最小的“盘点”冷却流道构形优化*

• 作者: 冯辉君 孙丰瑞 谢志辉 陈林根
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 构形理论 火积耗散率 冷却流道 广义热力学优化
• 年，卷（期）: 2013,（13）
• 页码范围: 134703-1-134703-9
• 页数: 1页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.62.134703

摘要

基于构形理论，以火积耗散率最小为优化目标，对冷却流道的“盘点”传热问题进行构形优化，得到冷却流道的圆盘构造体最优构形。结果表明：对于扇形单元体，在其泵功率给定的条件下，存在最佳展弦比使得扇形单元体无量纲当量热阻取得最小值；对于一级树状圆盘，在其总泵功率给定的条件下，存在一级与单元级最佳流道宽度比和扇形单元体最佳无量纲半径使得一级树状圆盘无量纲当量热阻取得最小值，且一级与单元级最佳流道宽度比仅与单元体分支数有关。当中心圆盘半径等于0时，一级树状圆盘最终退化成辐射状圆盘，此时一级树状圆盘半径为临界半径。当一级树状圆盘半径大于临界半径时，需对圆盘冷却流道采用树状布置，反之则采用辐射状布置。存在最佳单元体分支数使得无量纲当量热阻取得最小值，这与高导热材料通道的“盘点”导热构形优化结果有明显区别。火积耗散率最小和最大温差最小的一级树状冷却流道圆盘构造体最优构形是不同的。与最大温差最小的冷却流道圆盘构造体相比，火积耗散率最小的冷却流道圆盘构造体当量热阻得到极大降低，其整体传热性能得到明显提高。因此，火积耗散极值原理与对流构形优化相结合，有助于进一步揭示火积耗散极值原理在传热优化方面的优越性。