热科学与技术

作者：云和明,刘文竹,王宝雪,仲崇龙,胡明哲

单位：山东建筑大学,山东建筑大学,山东建筑大学,山东建筑大学,山东建筑大学

关键词：传热,平均温度,（火积）耗散,拓扑优化,数值模拟,

基金：山东省研究生质量提升计划项目

优化高导热材料分布形态是提高电子元件散热性能的有效策略。基于变密度法，以最小平均温度、最小（火积）耗散作为目标函数，以高导热材料体积分数为约束条件建立了传热结构拓扑优化模型，并采用投影技术减小灰度单元过渡区域，通过CFD软件平台对四边中心传热结构及四角传热结构进行拓扑优化研究。结合算例，得到了两种目标函数下高导热材料的最佳散热构型，并对两种优化目标在拓扑优化中的适应性进行了对比分析。研究结果表明，以最小（火积）耗散为优化方法所得到高导热材料的分布形态更加清晰平滑，优化效果更加显著。在各项参数一致的前提下，采用四边中心传热拓扑模型热量传递效率优于四角传热拓扑模型。基于（火积）耗散理论的拓扑优化研究将为后继的传热结构设计等方面提供更加可靠的理论依据。

来源：2025年第6期

《热科学与技术》期刊编辑部

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