非均匀产热“盘-点”导热构形设计

作者：尤江; 陈林根^*; 冯辉君

来源：工程热物理学报, 2019, 40(09): 2137-2142.

• 构形理论
• “盘-点”导热
• 非均匀产热
• (火积)理论
• 广义热力学优化

建立非均匀产热"盘-点"导热模型,以(火积)耗散率最小为目标,分别对辐射状圆盘、恒截面高导热通道树状圆盘和变截面高导热通道树状圆盘进行构形优化,在不同产热分布条件下得到圆盘产热体的最优构形,分析非均匀产热系数和宽度系数等参数对构形优化结果的影响。结果表明:对于恒截面高导热通道树状圆盘,在总产热量恒定的情况下,靠近冷源位置处产热量越大,茎趋向于粗长,而分支趋向于细短,即产热量相对较大的区域布置较多的高导热材料可降低产热体(火积)耗散率,降低传热的等效温差,并提高树状圆盘导热性能。当树状圆盘内包含的单元体数目小于9时,树状圆盘有简化为辐射状圆盘的趋势;当圆盘产热体包含20个单元体时,辐射状圆盘单元体内无量纲(火积)耗散率为0.00369;恒截面高导热通道树状圆盘单元体内二次最小无量纲(火积)耗散率为0.00329;而变截面高导热通道树状圆盘单元体内三次最小无量纲(火积)耗散率为0.00328,因此采用变截面高导热通道树状结构可进一步降低产热体内的(火积)耗散,提升其导热性能。所得优化结果可为电子器件的散热优化设计提供理论指导。

• 单位
  中国人民解放军海军工程大学; 武汉工程大学; 机电工程学院