基于變密度法的熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì).pdf

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(wèn)題一直是學(xué)者們廣泛探討的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)基于經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足實(shí)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(jì)開(kāi)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(jì)，從宏觀和微觀兩個(gè)尺度出發(fā)，分別開(kāi)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(jì)。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(shí)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(jì)。主要工作如

2、下：
　　首先，針對(duì)變密度法中經(jīng)常出現(xiàn)的灰度單元，提出了一種新的過(guò)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(jì)。該方法是在傳統(tǒng)優(yōu)化準(zhǔn)則法中引入敏度過(guò)濾和灰度過(guò)濾相結(jié)合的過(guò)濾機(jī)制，有效抑制了優(yōu)化過(guò)程中灰度單元的產(chǎn)生。同時(shí)，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(jì)中，極大的提高了優(yōu)化效率。通過(guò)二維和三維的算例分析，對(duì)所提出方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　其次，針對(duì)多孔結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性，基于均勻化方法，對(duì)微觀尺度下的熱傳導(dǎo)微結(jié)構(gòu)拓

3、撲優(yōu)化設(shè)計(jì)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(guò)濾方法抑制了灰度單元的產(chǎn)生。通過(guò)四個(gè)典型算例對(duì)比分析了所提出模型和方法的有效性和合理性。
　　最后，針對(duì)上述宏觀結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)和微結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，研究了熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)多尺度拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，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(jì)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(guò)算例實(shí)現(xiàn)了熱傳導(dǎo)結(jié)