一种仿生优化方法—微粒群算法

介绍了一种新的仿生优化算法—微粒群算法。与传统的优化算法相比,微粒群算法在全局优化性能等多方面具有相当的优越性。

基于仿生优化的高效导热通道的构造

针对导热优化的一个基本问题,即体点问题,采用基于生命演化原理的仿生优化方法,对导热区域中插入的高导热材料的布置进行了优化,构造了不同条件下的高效导热通道.优化时首先根据温度梯度均匀化的原则,通过数值方法模拟了高导热材料的进化和退化过程,得到高导热材料最优布置,然后对其结构特征进行分析,最后构造出具有该结构特征且便于实施的规整结构.结果表明,当区域中的内热源为均匀分布以及高导热材料与基底材料的导热系数比值比较大时,仿生优化得到的高导热材料结构与树网构造方法得到的结构具有类似的结构特征与相近的传热效果.当内热源为均匀分布且导热系数比值比较小时,高导热材料主要集中在热量的出口.当内热源为非均匀分布时,导热材料密集在具有热源的区域内,并在热源和热量出口之间构建了高效导热通道.

圆柱状卫星侧表面温度场均匀化设计

温度场均匀化设计因有利于航天器的稳定高效运行而获得越来越多的重视。本文针对简化的圆柱状卫星,采用仿生优化方法对给定量的高导热材料进行优化分布,以均匀化卫星侧表面温度场。同时,本文还基于理论分析了温度场均匀化过程中卫星的导热热阻和辐射热阻的变化情况,讨论了太阳光入射角度对卫星侧表面温度场的影响。结果表明,仿生优化方法能有效均匀化温度场,但该优化结果对应的温度场的稳定性在一定程度上受太阳光入射角度影响;在温度场均匀化过程中,卫星导热热阻与辐射热阻呈下降趋势,这表明卫星侧表面的传热性能在这一过程中得到了提高。

空间辐射器的等温化设计

等温化设计在航天器热控设计中日益重要。在对空间辐射器进行模型简化的基础上，本文以均匀化温度场为目标，用基于坝耗散的仿生优化方法对有限的高导热材料分布进行优化。结果表明，仿生优化方法能有效提高温度场均匀性；但其结果存在随机性，需进行二次优化。此外，本文还分析了等温化过程中辐射器导热热阻与辐射热阻，认为热阻的减小是辐射器性能提高的内在原因；同时还发现高导热材料的填充量存在阈值。

温度场与温度梯度场的均匀化

基于模拟退火算法和仿生优化方法,分别以均匀化温度场和均匀化温度梯度场为目标,对二维导热问题进行了数值研究,优化了高导热材料的分布.研究结果表明:这2个优化目标之间存在一定的一致性,而仿生优化方法可以有效的节约计算时间;此外,对2个优化目标而言,高导热材料的填充量和导热系数比都存在阈值,高导热材料的填充量和导热系数比超过阈值后,其增加对均匀化温度场与均匀化温度梯度场的作用不再明显.