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发热产品和装备冷却通道布置拓扑优化方法
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发热产品和装备冷却通道布置拓扑优化方法
论文目录
摘要
第1-6页
ABSTRACT
第6-8页
主要符号表
第20-21页
1 绪论
第21-35页
1.1 研究背景
第21-23页
1.2 冷却通道优化设计研究现状
第23-28页
1.2.1 截面冷却通道布置
第24-25页
1.2.2 平面冷却通道布置
第25-27页
1.2.3 三维冷却通道布置
第27-28页
1.2.4 小结
第28页
1.3 拓扑优化中的数值方法
第28-34页
1.3.1 最优化问题与移动渐近线优化算法(MMA)
第28-30页
1.3.2 连续体拓扑优化
第30页
1.3.3 密度法
第30-32页
1.3.4 密度过滤和投影
第32-33页
1.3.5 尺寸要求与几何约束
第33页
1.3.6 小结
第33-34页
1.4 本文主要思路
第34-35页
2 基于离散体过滤法的通道截面拓扑优化方法
第35-55页
2.1 引言
第35-36页
2.2 等效物理模型建立
第36-43页
2.2.1 物理模型
第36页
2.2.2 对流热传导模型
第36-37页
2.2.3 模型验证
第37-42页
2.2.4 热-力耦合模型
第42-43页
2.3 离散物体拓扑优化方法
第43-46页
2.3.1 离散物体投影法
第43-44页
2.3.2 两种投影相互混合的重影现象
第44-45页
2.3.3 优化目标与约束
第45-46页
2.4 平顶模具冷却通道优化及讨论
第46-50页
2.4.1 平顶模具物理模型建立
第46-47页
2.4.2 两种投影混合问题的讨论
第47-48页
2.4.3 通道布置优化结果讨论
第48-50页
2.5 U形模具冷却通道优化及讨论
第50-53页
2.5.1 U形模具物理模型建立
第50-51页
2.5.2 结果讨论
第51-53页
2.6 小结
第53-55页
3 多种材料冷却通道截面的拓扑优化
第55-75页
3.1 引言
第55-56页
3.2 物理模型建立
第56-57页
3.2.1 物理模型及问题描述
第56-57页
3.2.2 对流热传导模型和等效热边界
第57页
3.2.3 考虑热膨胀的热应力模型
第57页
3.3 多材料拓扑优化方法
第57-64页
3.3.1 多材料模型参数化过程
第57-59页
3.3.2 优化目标与约束
第59-60页
3.3.3 “不合理”拓扑形式及约束方法
第60-62页
3.3.4 几何约束
第62-63页
3.3.5 优化流程
第63-64页
3.4 冷却-支撑一体化结构的冷却通道布置优化
第64-71页
3.4.1 物理模型建立
第61-66页
3.4.2 优化结果及讨论
第66-68页
3.4.3 结果验证
第68-69页
3.4.4 多种材料优化设计对比
第69-71页
3.5 热冲压模具冷却通道布置优化
第71-73页
3.5.1 热冲压模具物理模型建立
第71-72页
3.5.2 优化结果及讨论
第72-73页
3.6 小结
第73-75页
4 基于Darcy流动的平面通道布置拓扑优化
第75-101页
4.1 引言
第75页
4.2 模型建立
第75-82页
4.2.1 物理模型
第75-76页
4.2.2 基于Darcy渗流模型流速场的对流传热模型
第76-77页
4.2.3 有限元表达形式
第77-78页
4.2.4 模型有效性分析
第78-82页
4.3 优化列式
第82-86页
4.3.1 参数和插值
第82-83页
4.3.2 目标和约束
第83-84页
4.3.3 压降约束
第84页
4.3.4 几何约束
第84-86页
4.4 U形冷却通道布置优化
第86-93页
4.4.1 模型构建
第86页
4.4.2 均匀初始设计
第86-89页
4.4.3 U形初始设计
第89-90页
4.4.4 讨论及验证
第90-93页
4.5 电池外板冷却通道布置优化
第93-99页
4.5.1 模型构建
第93页
4.5.2 优化结果讨论
第93-94页
4.5.3 RANS模型验证
第94-97页
4.5.4 压力降和雷诺数影响的讨论
第97-99页
4.6 小结
第99-101页
5 三维冷却通道布置优化
第101-115页
5.1 引言
第101-102页
5.2 基于PETSc的有限元实现方式
第102-107页
5.2.1 矢量和矩阵类
第102-105页
5.2.2 Krylov子空间及预条件法
第105-106页
5.2.3 错误检查
第106-107页
5.3 三维实现方式及数据结构
第107-111页
5.3.1 程序及数据结构
第107-110页
5.3.2 对流换热三维有限元程序实现
第110-111页
5.4 三维冷却通道布置优化实例
第111-113页
5.4.1 模型构建
第111-112页
5.4.2 优化结果对比
第112-113页
5.5 本章小结
第113-115页
6 结论与展望
第115-118页
6.1 结论
第115-116页
6.2 创新点
第116页
6.3 展望
第116-118页
参考文献
第118-126页
附录A 灵敏度分析
第126-131页
A.1 基于Darcy模型的对流传热温度场灵敏度
第126-130页
A.1.1 控制方程有限元表示形式
第126-127页
A.1.2 灵敏度分析
第127-130页
A.2 热载荷的结构位移场灵敏度分析
第130-131页
附录B 拓扑优化程序
第131-154页
B.1 Darcy流动有限元及伴随法灵敏度分析程序
第131-144页
B.2 含迎风格式的对流换热有限元及伴随法灵敏度分析程序
第144-154页
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
第154-156页
致谢
第156-157页
作者简介
第157页
本篇论文共
157
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