微、纳米尺度下基于构形理论的树状圆盘整体导热性能优化

作     者：冯辉君 陈林根 谢志辉 孙丰瑞 

作者机构：海军工程大学热科学与动力工程研究室湖北武汉430033 海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室湖北武汉430033 海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033 

出 版 物：《工程热物理学报》 (Journal of Engineering Thermophysics)

年 卷 期：2014年第35卷第3期

页      面：557-562页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.51176203 No.51206184) 

主　　题：构形理论 煨耗散率最小化 树状圆盘 微 纳米尺度 广义热力学优化 

摘      要：基于构形理论,以(火积)耗散率最小为优化目标,在微、纳米尺度下对树状圆盘导热问题进行构形优化,得到整体导热性能最优的树状圆盘最优构形.结果表明:在微、纳米尺度下,尺寸效应影响下的树状圆盘构造体最优构形与无尺寸效应影响时的树状圆盘构造体最优构形有明显区别.存在高导热材料最佳单元体占比使得树状圆盘无量纲平均传热温差取得最小值.对于3种结构形式(nn、nb和bb)的树状圆盘,其无量纲临界半径分别为1.16、1.45和1.75.当树状圆盘半径大于临界半径时,圆盘高导热材料需采用树状布置,反之则采用辐射状布置.基于(火积)耗散率最小的树状圆盘导热构形优化能够降低圆盘构造体的平均传热温差,提高其整体传热性能.