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张斌;朱继红;龚龙飞;贾凯勋;高利民

使用（k-\omega）湍流模型对湍流自然对流中的散热器进行拓扑优化。 （英语） Zbl 1510.76068号

申请。数学。建模 118, 272-302 (2023).

MSC公司：

76英尺35英寸 对流湍流
65号38 偏微分方程边值问题的边界元方法

关键词：

拓扑优化;自然对流换热;敏感性分析;散热器;湍流;\（k-\omega）湍流模型

软件：

COMSOL公司;斯帕拉尔-奥尔马拉斯
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{B.Zhang}等人，应用。数学。型号118、272--302（2023；Zbl 1510.76068）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Morrison，A.T.，自然对流中散热器散热片几何形状的优化，（电子系统热现象社会间会议论文集（1992）），145-148
[2] 艾扬格，M。；Bar-Cohen，A.，《自然对流换热中垂直针型、平板型和三角型散热器的最小材料优化》，（第六届电子系统热和热机械现象社会间会议论文集（1998年），IEEE），295-302
[3] 巴哈杜尔，R。；Bar-Cohen，A.，交错聚合物针翅式自然对流散热器的热设计和优化，IEEE Trans。康彭。包装。技术。，238-246 (2005)
[4] Jang博士。；于圣华（Yu，S.H.）。；Lee，K.S.，《用于LED照明应用的针状径向散热器的多学科优化》，《国际热质量传输杂志》。，55, 515-521 (2012) ·Zbl 1262.80022号
[5] 帕克，S.J。；Jang，D。；Yook，S.J。；Lee，K.S.，自由对流条件下径向散热器交错针孔的优化，国际热质传递杂志。，87, 184-188 (2015)
[6] Kwon，H。；朱，Y。；Kim，S.J.，自然对流中水平定向径向平板散热器热优化的分析方法，《能量转换》。管理。，156, 555-567 (2018)
[7] 黄，X。；Shi，C。；周，J。；卢，X。；Xu，G.，自然对流下变高度翅片阵列热管散热器的性能分析和设计优化，应用。热量。工程，159（2019）
[8] 本德索，M.P。；Sigmund，O.，《拓扑优化：理论、方法和应用》（2003），施普林格出版社·Zbl 1059.74001号
[9] 本德瑟，M.P。；Kikuchi，N.，使用均匀化方法在结构设计中生成最佳拓扑，计算。方法应用。机械。工程，71，197-224（1988）·Zbl 0671.73065号
[10] Bendsöe，M.P.，作为材料分配问题的最佳形状设计，结构。优化。，1, 193-202 (1989)
[11] 西格蒙德，O。；Maute，K.，《拓扑优化方法：比较综述》，结构。多磁盘。优化。，48, 1031-1055 (2013)
[12] Borrvall，T。；Petersson，J.，Stokes流中流体的拓扑优化，国际数字杂志。《液体方法》，41，77-107（2003）·Zbl 1025.76007号
[13] Dede，E.，《传热和流体流动系统的多物理拓扑优化》（COMSOL会议论文集，COMSOL大会（2009））
[14] Duhring，M.B。；Jensen，J.S。；Sigmund，O.，《通过拓扑优化进行声学设计》，J.Sound Vib。，317, 557-575 (2008)
[15] Jensen，J.S。；Sigmund，O.，《纳米光子的拓扑优化》，《激光光子评论》，5308-321（2011）
[16] 李强。；史蒂文，G.P。；奎林，O.M。；谢永明，基于进化结构优化的热传导形状和拓扑设计，国际热质传递杂志。，42, 3361-3371 (1999) ·Zbl 0943.74050号
[17] 李强。；史蒂文，G.P。；谢永明。；Querin，O.M.，《导热场降温的进化拓扑优化》，国际热质传递杂志。，47, 5071-5083 (2004) ·Zbl 1083.80008
[18] Gersborg-Hansen，A。；本德索，M.P。；Sigmund，O.，使用有限体积法对热传导问题进行拓扑优化，结构。多磁盘。优化。，31251-259（2006年）·Zbl 1245.80011号
[19] 尹，L.Z。；Ananthasuresh，G.K.，《电热驱动柔性微机械多物理问题的新型拓扑设计方案》，《传感器驱动器A物理》。，97-8, 599-609 (2002)
[20] Bruns，T.E.，对流主导稳态传热问题的拓扑优化，国际热质传递杂志。，50, 2859-2873 (2007) ·Zbl 1119.80309号
[21] Iga，A。；西瓦基，S。；Izui，K。；Yoshimura，M.，考虑设计相关效应（包括热传导和对流）的热导体拓扑优化，国际热质传递杂志。，52, 2721-2732 (2009) ·Zbl 1167.80335号
[22] Joo，Y。；李，I。；Kim，S.J.，使用形状相关的对流模型对自然对流中的散热器进行高效三维拓扑优化，国际热质交换杂志。，127, 32-40 (2018)
[23] Joo，Y。；李，I。；Kim，S.J.，考虑形状相关传热系数影响的自然对流中散热器的拓扑优化，Int.J.heat Mass Transf。，109, 123-133 (2017)
[24] Olesen，L.H。；Okkels，F。；Bruus，H.，应用于稳态Navier-Stokes流的拓扑优化的高级编程语言实现，Int.J.Numer。方法工程，65，975-1001（2006）·Zbl 1111.76017号
[25] Gersborg-Hansen，A。；西格蒙德，O。；Haber，R.B.，河道水流问题的拓扑优化，结构。多磁盘。优化。，30, 181-192 (2005) ·兹比尔1243.76034
[26] Okkels，F。；布鲁斯，H.，最佳结构催化微流体反应器的缩放行为，物理。E版，75（2007）
[27] 邓玉斌。；刘振英。；张，P。；Liu，Y.S。；Wu，Y.H.，非定常不可压缩Navier-Stokes流动的拓扑优化，J.Compute。物理。，230, 6688-6708 (2011) ·Zbl 1408.76132号
[28] Kreissl，S。；Pingen，G。；Maute，K.，《非恒定流拓扑优化》，《国际数值杂志》。方法工程，871229-1253（2011）·Zbl 1242.76052号
[29] Yoon，G.H.，使用新的整体式公式进行静态流体-结构相互作用问题的拓扑优化，国际J·数值。方法工程，82，591-616（2010）·Zbl 1188.74048号
[30] 段，X.B。；Ma，Y.C。；Zhang，R.，用变分水平集方法实现流体流动的最优形状控制，物理。莱特。A、 3721374-1379（2008）·Zbl 1217.76027号
[31] 周，S.W。；Li，Q.，稳态Navier-Stokes流拓扑优化的变分水平集方法，J.Compute。物理。，227, 10178-10195 (2008) ·Zbl 1218.76023号
[32] 段，X.B。；Ma，Y.C。；Zhang，R.，使用变分水平集方法求解Navier-Stokes问题的形状拓扑优化，J.计算。申请。数学。，222, 487-499 (2008) ·Zbl 1148.76022号
[33] 张，B。；Liu，X.M.，使用水平集方法对动脉旁路配置进行拓扑优化研究，结构。多磁盘。优化。，51, 773-798 (2015)
[34] 张，B。；刘晓明。；Sun，J.J.，非牛顿滚柱型粘性微泵的拓扑优化设计，结构。多磁盘。优化。，53, 409-424 (2016)
[35] Dong，X。；Liu，X.，应用优化算法为非牛顿流体设计的新型止回阀，Chem。工程杂志，407（2021）
[36] Yoon，G.H.，带强制对流传热的散热结构拓扑设计，机械学杂志。科学。技术。，24, 1225-1233 (2010)
[37] Matsumori，T。；Kondoh，T。；川本，A。；Nomura，T.，恒定输入功率下流体-热相互作用问题的拓扑优化，结构。多磁盘。优化。，47, 571-581 (2013) ·Zbl 1274.74111号
[38] Koga，A.A。；Lopes，E.C.C。；新星，H.F.V。；利马，哥伦比亚特区。；Silva，E.C.N.，使用拓扑优化开发散热器装置，国际热质传递杂志。，64, 759-772 (2013)
[39] 曾，S。；卡纳吉，B。；Lee，P.S.，通过拓扑优化设计的微通道强迫空气散热器的实验和数值研究，国际热质传递杂志。，121, 663-679 (2018)
[40] Yan，S.N。；Wang，F.W。；Hong，J。；Sigmund，O.，《使用双层模型对微通道散热器进行拓扑优化》，《国际热质传递杂志》。，143 (2019)
[41] 张，B。；Gao，L.，非牛顿流体对流换热问题的拓扑优化，结构。多磁盘。优化。，60, 1821-1840 (2019)
[42] 张，B。；朱，J。；Gao，L.，具有温度依赖流体特性的纳米流体冷却微通道散热器的拓扑优化设计，应用。热量。工程，176（2020）
[43] 张，B。；朱，J。；向，G。；高磊，纳米流体冷却散热器的拓扑优化设计，中国。J.Aeronaut公司。，34, 301-317 (2021)
[44] Yaji，K。；山田，T。；库博，S。；Izui，K。；Nishiwaki，S.，《利用水平集边界表达式求解热-流体耦合问题的拓扑优化方法》，《国际热-质量变换》。，81, 878-888 (2015)
[45] Feppon，F。；Allaire，G。；Dapogny，C。；Jolivet，P.，《2D和3D流体-流体换热器的豁免拓扑优化》，计算。方法应用。机械。工程，376（2021）·Zbl 1506.74270号
[46] 杜加斯，F。；Favennec，Y。；Josset，C。；范，Y。；罗，L.，用伴随格子Boltzmann方法对热流体流动进行拓扑优化，J.Compute。物理。，365, 376-404 (2018) ·Zbl 1398.65134号
[47] Alexandersen，J。；Aage，N。；安德烈森，C.S。；Sigmund，O.，《自然对流问题的拓扑优化》，国际数值杂志。《液体方法》，76，699-721（2014）
[48] Alexandersen，J。；西格蒙德，O。；Aage，N.，《自然对流冷却散热器的大规模三维拓扑优化》，《国际热质传递杂志》。，100, 876-891 (2016)
[49] Alexandersen，J。；西格蒙德，O。；Meyer，K.E。；Lazarov，B.S.，《使用拓扑优化设计发光二极管灯的无源冷却器》，《国际热质传递杂志》。，122, 138-149 (2018)
[50] 棺材，P。；Maute，K.，稳态和瞬态自然对流问题的水平集方法，结构。多磁盘。优化。，53, 1047-1067 (2016)
[51] Asmussen，J。；Alexandersen，J。；西格蒙德，O。；Andreasen，C.S.，《自然对流问题拓扑优化的“穷人”方法》，Struct。多磁盘。最佳。，，591105-1124（2019）
[52] 北卡罗来纳州波利尼。；西格蒙德，O。；安德烈森，C.S。；Alexandersen，J.，《自然对流问题高分辨率三维拓扑设计的“穷人”方法》，高级工程师软件。，140 (2020)
[53] Ramalingom，D。；Cocquet，P.H。；马利克，R。；Bastide，A.，垂直通道非对称加热混合和自然对流的多目标优化问题，结构。多磁盘。优化。，60, 2001-2020 (2019)
[54] 萨格里蒂，C。；施拉特，P。；Wadbro，E。；Berggren，M。；Henningson，D.S.，方形差热腔中散热器的拓扑优化，国际热流学杂志，74，36-52（2018）
[55] Lesieur，M.，流体中的湍流（2008），施普林格：施普林格荷兰·Zbl 1138.76004号
[56] Foias，C。；O.曼利。；罗莎·R。；Temam，R.，Navier-Stokes方程和湍流（2001），剑桥大学出版社：剑桥大学出版社·Zbl 0994.35002号
[57] 汤森，A.，《湍流剪切流的结构》（1976），剑桥大学出版社：剑桥大学出版社·Zbl 0325.76063号
[58] 米罗什尼琴科，I.V。；Sheremet，M.A.，《使用实验和数值方法的矩形密封室内湍流自然对流换热：综述》，更新。维持。能源评论，82，40-59（2018）
[59] 萨莫拉，B。；Kaiser，A.S.，自然对流中太阳能烟囱形通道的最佳壁到壁间距，应用。热量。工程，29，762-769（2009）
[60] 鲍多因，A。；D.秋刀鱼。；Bostrom，C.，通过共轭湍流自然对流冷却的大量电力电子元件的优化分布，应用。热量。工程，124975-985（2017）
[61] Kontoleontos，E.A。；Papoutsis-Kiachagias，E.M。；Zymaris，A.S。；Papadimitriou，D.I。；Giannakoglou，K.C.，《粘性流动（包括传热）基于伴随的约束拓扑优化》，《工程优化》。，45941-961（2013）
[62] Papoutsis-Kiachagias，E.M。；Kontoleontos，E.A。；Zymaris，A.S。；Papadimitriou，D.I。；Giannakoglou，K.C.，层流和湍流的约束拓扑优化，包括传热，（《欧洲学报》，设计、优化和控制的进化和确定性方法，《欧洲学报，设计、最优化和控制的演化和确定性方法》，意大利，2011年）
[63] Papoutsis-Kiachagias，E.M。；Giannakoglou，K.C.，湍流的连续伴随方法，应用于形状和拓扑优化：工业应用，Arch。计算。方法工程，23，255-299（2016）·Zbl 1348.76054号
[64] Yoon，G.H.，用Spalart-Allmaras模型进行湍流拓扑优化，计算。方法应用。机械。工程师，303288-311（2016）·Zbl 1425.74382号
[65] 迪尔根，C.B。；Dilgen，S.B。；Fuhrman，D.R。；西格蒙德，O。；Lazarov，B.S.，湍流拓扑优化，计算。方法应用。机械。工程，331，363-393（2018）·Zbl 1439.74265号
[66] Lee，J.S。；Ha，M.Y。；Min，J.K.，《采用简化灵敏度分析方法的气动-热系统基于有限体积的拓扑优化程序》，《国际热质传递》。，163（2020）
[67] 蔡，H。；郭，K。；刘，H。；刘，C。；Feng，A.，使用格子Boltzmann方法对流道设计进行基于导数的多目标拓扑优化，化学。工程科学。，231 (2021)
[68] Sa，L.F.N。；Yamabe，P.V.M。；苏扎，公元前。；Silva，E.C.N.，使用Spalart-Allmaras模型对湍流旋转流动进行拓扑优化，计算。方法应用。机械。工程，373（2021）·Zbl 1506.74295号
[69] Yoon，G.H.，基于k-epsilon湍流模型的有限元拓扑优化方法，计算。方法应用。机械。工程，361（2020）·Zbl 1442.74184号
[70] 彼得罗波利，M。；阿菲尔德，R。；蒙托莫利，F。；Ciani，A。；D’Ercole，M.，《添加剂制造设计：内部通道优化》，J.Eng.Gas Turbines Power Trans。ASME，139（2017）
[71] Katsuno，E.T。；Dantas，J.L.D。；Silva，E.C.N.，使用拓扑优化的低摩擦流体流动表面设计，结构。多磁盘。优化。，62, 2915-2933 (2020)
[72] Dilgen，S.B。；迪尔根，C.B。；Fuhrman，D.R。；西格蒙德，O。；Lazarov，B.S.，基于密度的湍流传热系统拓扑优化，结构。多磁盘。优化。，57, 1905-1918 (2018)
[73] Wilcox，D.C.，《CFD湍流建模》（1998），DCW Industries
[74] Menter，F.R.，工程应用的双方程涡粘湍流模型，AIAA J.，32，1598-1605（1994）
[75] https://www.comsol.com/。
[76] 拉扎罗夫，B.S。；Sigmund，O.，《基于亥姆霍兹型微分方程的拓扑优化中的滤波器》，Int.J.Numer。方法工程，86，765-781（2011）·Zbl 1235.74258号
[77] Wang，F。；拉扎罗夫，B.S。；Sigmund，O.，关于拓扑优化中的投影方法、收敛性和稳健公式，结构。多磁盘。优化。，43, 767-784 (2011) ·Zbl 1274.74409号
[78] Svanberg，K.，移动渐近线方法——结构优化的一种新方法，国际数字杂志。方法工程，24，359-373（1987）·Zbl 0602.73091号
[79] Svanberg，K.，一类基于保守凸可分逼近的全局收敛优化方法，SIAM J.Optim。，12, 555-573 (2010) ·Zbl 1035.90088号
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