机械工程学报

作者：孟凡振, 丁晓红, 李昊, 熊敏

单位：1. 上海理工大学机械工程学院 上海 200093;2. 京都大学工学研究科 京都 6158540 日本

关键词：液冷均温板,拓扑优化,耐热型植物叶脉,层次脉状结构,试验验证；

基金：国家自然科学基金(51975380);日本学术振兴会基金(JSPS)(JP21J13418)资助项目

由于耐热型植物具有良好的传热传质能力,结合流道拓扑优化设计和耐热型植物高级脉序的叶脉结构特征,提出一种层次脉状结构液冷均温板的设计方法。以热交换最大和流阻最小为目标开展主流道拓扑优化设计,提取胡杨叶高级脉序的结构特征,形成液冷均温板的次流道。定义结构像素密度作为描述次流道中孔的密度参数,分析其对层次脉状结构液冷均温板的传热传质性能的影响。研究结果表明,层次脉状结构的液冷流道具有较小的流阻和良好的均温性,同时主、次流道尺寸存在最优匹配。进一步研究胡杨叶脉的分布规律,发现液冷板主、次流道尺寸最优匹配规律与胡杨叶低、高级脉序尺寸匹配规律相近。研究结果不仅为液冷均温板的设计提供新思路,而且验证了耐热植物叶脉结构特征对其传热传质性能产生的正面影响。最后加工液冷板,通过试验验证了设计方法的有效性及数值模拟的准确性。

来源：2022年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

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