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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

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