相变储能拓扑翅片的性能研究

作     者：殷健宝 邢玉明 王仕淞 叶梦岩 王子贤 侯煦 YIN Jianbao;XING Yuming;WANG Shisong;YE Mengyan;WANG Zixian;HOU Xu

作者机构：北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2024年第50卷第10期

页      面：3274-3282页

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 082504[工学-人机与环境工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：航空科学基金(20172851018) 

主　　题：相变材料 拓扑优化 分形优化 数值模拟 翅片优化 

摘      要：为强化翅片管式储能系统的传热速率和相变材料域的温度均匀性,基于带惩罚的固体各向同性材料方法,以两种分形结构和对应翅片体积分数为参数,采用月桂酸为相变材料,进行了拓扑优化设计,并对比研究了拓扑优化的强化导热效果和温度均匀性。研究表明:壁面温度20℃时,拓扑优化有更好的导热效果,比分形优化分别减少21.18%和12.68%的总凝固时间,相变材料温度最高降低了7.33℃和4.30℃,平均降低了0.98℃和3.85℃;拓扑优化也具备更好的温度均匀性,相变材料平均方差分别为对应分形的33.38%和72.13%;壁温偏离拓扑的设计参数时,其热性能也基本未发生改变。以上结果传导为翅片设计提供了一定参考。