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.

导热优化的“树网”构造法的改进

对基于构形理论的“树网”构造法进行了重新分析,将各级构造体必须由最优的上一级构造体组成的前提去掉,对高效导热通道分布进行了重新优化,证明了“树网”构造法是不完善的,得到了更优化的结构以及在两种导热材料的导热系数及体积比一定时的极限最小热阻等结论.