一种基于扩散反扩散系统的自组织热沉结构设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于扩散反扩散系统的自组织热沉结构设计方法，包括，步骤1：选定初始控制场与几何初值场；步骤2：通过扩散反扩散迭代方程对初值场进行迭代，得到标量函数f，并获得自组织结构；步骤3：将步骤2中的几何边界信息导入CAD软件，转换为几何实体；步骤4：通过计算流体力学仿真，对自组织结构进行评估；步骤5：根据传热性能表现判断是否需要结构优化，如未达到设计要求，则对控制场与几何初值场进行优化，进入步骤6；如已达到设计要求，则加工热沉结构。步骤6：优化后得到新的控制场与初值场，转跳至步骤2。结果表明该方法在减少热沉压强损失的情况下，显著提高了热沉的换热能力，具有很高的应用价值。具有很高的应用价值。具有很高的应用价值。

A structural design method of self-organizing heat sink based on diffusion anti diffusion system

【技术实现步骤摘要】
一种基于扩散反扩散系统的自组织热沉结构设计方法


[0001]本专利技术涉及工程散热
，尤其涉及一种基于扩散反扩散系统的自组织热沉结构设计方法。

技术介绍

[0002]热沉是广泛应用于工业装备散热的装置类型，主要通过增大换热面积、强化对流换热和热传导来增强冷却效果，在高温动力推进、电子芯片等领域都有重要的应用。评价热沉的两大指标是换热能力和压力损失。如何用尽可能小的压力损失获得尽可能高的换热能力，是热沉技术发展过程中最重要的问题，也是当下热沉发展的瓶颈所在。
[0003]目前常见的热沉均具有规则的外形，如肋片、翅片等。这类结构虽然便于制造，但在换热能力和压力损失上的综合性能较为低下，仍有较大的提升空间。为提升该综合性能，可采用改善几何特征、改进换热器材料和微通道换热等途径。其中，改善几何特征由于所需成本较少，是受到广泛研究的改进方向。改善几何特征又分为两种方法，一种是将圆柱、直肋等简单结构进行组合得到性能更好的热沉；另一种是构建复杂的曲线(面)结构以兼顾散热能力和压力损失。在上述两种方法中，构建复杂的曲线(面)结构由于具有更高的自由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于扩散反扩散系统的自组织热沉结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据热沉的使用需要，确定换热系数、压降等设计指标，确定设计区域Ω与流道的入口与出口，选定一组初始的控制场与几何初值场f0；步骤2：通过扩散反扩散迭代方程对几何初值场f0进行迭代，满足收敛条件后得到设计区域内的一标量函数f，并通过相场模型法获得自组织结构；步骤3：将步骤2中的几何边界信息导入到建模软件中，转换为几何实体，用于后续建模仿真与加工；步骤4：将得到的几何实体进行计算流体力学仿真，得到热沉的换热性能数据，对结构性能进行评估；步骤5：根据传热性能表现判断是否需要对结构进行优化，如未达到步骤1所述的设计指标，则采用优化方法对控制场与几何初值场进行优化，进入步骤6；如已达到设计要求，则加工热沉结构用于实际使用；步骤6：根据定义问题的可采取优化算法对控制场与几何初值场进行优化，优化后得到新的控制场与初值场，转跳至步骤2。2.如权利要求1所述的一种基于扩散反扩散系统的自组织热沉结构设计方法，其特征在于，所述步骤1的所述一组初始的控制场包括结构大小控制场G、结构各向异性控制场u与结构比例控制场k；其中结构大小控制场G为一大小与设计区域相同的标量场，用于控制几何结构的大小，取值越大，对应的结构越大；其中结构各向异性控制场u为一大小与设计区域相同的矢量场，用于控制结构的各向异性，各向异性场的存在可以使结构沿u矢量所确定的方向沿伸，控制流体的走向；其中结构比例控制场k为一大小与设计区域相同的标量场，用于控制设计区域内流体与固体的比值，取值越大，流体区域比例越大，反之固体比例越大。3.如权利要求1所述的一种基于扩散反扩散系统的自组织热沉结构设计方法，其特征在于，所述步骤1中的所述几何初值场f0为一个与设计区域大小相同的标量场，其取值范围应为[0，1]。4.如权利要求1所述的一种基于扩散反扩散系统的自组织热沉结构设计方法，其特征在于，所述步骤2中的标量函数f定义在设计区域内，由所述几何初值场通过扩散反扩散方程迭代收敛得到，其取值范围为[0，1]。5.如权利要求1所述的一种基于扩散反扩散系统的自组...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨力，余栢呈，陆子杰，王新兴，王滨雁，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：