基于(火积)耗散率和泵耗功率目标的三维电子器件内复合热沉多目标构形优化

作     者：伍博文 冯辉君 陈林根 戈延林 刘晓业 

作者机构：武汉工程大学化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室 武汉工程大学湖北省绿色化工装备工程技术研究中心 武汉工程大学热科学与动力工程研究所 武汉工程大学机电工程学院 

出 版 物：《中国科学:技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 080701[工学-工程热物理] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:52171317,51779262) 武汉工程大学研究生教育创新基金(编号:CX2023244)资助项目 

主　　题：构形理论 (火积)理论 复合热沉 泵耗功率 (火积)耗散率 多目标优化 

摘      要：以三维电子器件内矩形微通道和多孔肋片的复合热沉为研究对象,在给定微通道体积和多孔肋片体积的条件下,首先以(火积)耗散率和泵耗功率组成的线性加权和复合函数最小为目标,以微通道宽高比为优化变量,对其进行构形优化,并分析冷却水总质量流率、复合热沉长度和单元体数量对最优构形的影响.进一步基于人工神经网络和NSGA-II (non-dominated sorting genetic algorithm II)算法,以(火积)耗散率和泵耗功率为优化目标,对复合热沉性能进行多目标优化.结果表明,当冷却水总质量流率为0.002 kg/s时,存在微通道最佳宽高比0.15使得复合函数取得最小值0.905,这与最大温差的复合函数优化结果不同.与初始值相比,优化后复合函数减小了9.5%.对于多目标优化, LINMAP和TOPSIS决策方式下的结果最优,最小偏差指数为0.385,对应最佳宽高比为0.20,可作为多目标优化下的复合热沉最优构形设计方案.本文所得结果可为电子器件的复合热沉散热设计提供新的理论参考.