基于變密度法的熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在航空航天、汽車工業(yè)、集成電路等制造業(yè)領(lǐng)域中,設(shè)備結(jié)構(gòu)的熱防護(hù)問題一直是學(xué)者們廣泛探討的熱點。傳統(tǒng)基于經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足實際工程的需求,拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的發(fā)展,為工程熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計開辟了一條新的途徑。
  本文基于變密度法研究熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計,從宏觀和微觀兩個尺度出發(fā),分別開展了宏觀散熱結(jié)構(gòu)和熱傳導(dǎo)微結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計。在此基礎(chǔ)上,深入研究具有熱傳導(dǎo)性能的多孔結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)宏微觀多尺度拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計。主要工作如

2、下:
  首先,針對變密度法中經(jīng)常出現(xiàn)的灰度單元,提出了一種新的過濾方法,并應(yīng)用于宏觀散熱結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計。該方法是在傳統(tǒng)優(yōu)化準(zhǔn)則法中引入敏度過濾和灰度過濾相結(jié)合的過濾機(jī)制,有效抑制了優(yōu)化過程中灰度單元的產(chǎn)生。同時,將預(yù)處理共軛梯度法引入到三維散熱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中,極大的提高了優(yōu)化效率。通過二維和三維的算例分析,對所提出方法的有效性進(jìn)行了驗證。
  其次,針對多孔結(jié)構(gòu)的可設(shè)計性,基于均勻化方法,對微觀尺度下的熱傳導(dǎo)微結(jié)構(gòu)拓

3、撲優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了研究,提出了一種以等效熱傳導(dǎo)系數(shù)的加權(quán)組合為目標(biāo)的優(yōu)化模型,利用改進(jìn)的優(yōu)化準(zhǔn)則法進(jìn)行了優(yōu)化求解,并采用上述過濾方法抑制了灰度單元的產(chǎn)生。通過四個典型算例對比分析了所提出模型和方法的有效性和合理性。
  最后,針對上述宏觀結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計和微結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計,研究了熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)多尺度拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計,提出了一種基于熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的宏觀和微觀多尺度并行優(yōu)化設(shè)計方法,利用改進(jìn)的優(yōu)化準(zhǔn)則法進(jìn)行了優(yōu)化模型的求解,通過算例實現(xiàn)了熱傳導(dǎo)結(jié)

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