高导热材料非均匀分布对[火积]耗散率最小化矩形单元体构形的影响

应用构形理论和[火积]理论,研究矩形单元构造体内变截面高导热材料的非均匀分布问题,导出构造体内高导热材料非均匀分布时的[火积]耗散率,得到[火积]耗散率最小时高导热材料的最优分布,并采用释放上一级构造体最优约束方法对构造体散热性能开展进一步优化。结果显示:对于一级构造体,各单元体内的高导热材料均匀分布(每个单元体内的高导热材料用量相等)时,其[火积]耗散率最小;随着构造体级数的增加,高导热材料仍为均匀分布时,结果与一级构造体的相同,与最大温差最小时高导热材料非均匀分布的结果不同。通过释放上一级构造体最优约束可以进一步降低构造体[火积]耗散率,如三级矩形单元构造体释放该约束后其[火积]耗散率降低41.93%。理论结果对工程实际散热设计具有一定的理论指导意义。