拓扑优化相变热沉在不同重力场的性能研究

作者：王仕淞; 殷健宝; 邢玉明; 侯煦; 王子贤

来源：北京航空航天大学学报, 2022, 1-16.

DOI：10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0222

• 相变材料
• 山梨糖醇
• 拓扑优化
• 热控性能
• 无量纲数

为强化相变热沉的性能，基于固体各向同性罚函数的变密度法(SIMP)对山梨糖醇相变热沉进行了传热拓扑优化设计。对拓扑优化的相变热沉(Ⅰ)和直肋式的相变热沉(Ⅱ)进行了定常重力(0g～20g)和周期性重力条件的数值模拟研究。利用无量纲数对比二者的热性能，研究结果表明：热沉Ⅰ的吸热和均热性能优于热沉Ⅱ；在相同重力环境下，以80 ℃为目标，热沉Ⅰ温控时间比热沉Ⅱ平均多26.8%；微低重力下热沉内部近乎导热，略逊于常规重力下热性能；超重力强化的自然对流可以显著提升热沉性能，10g条件相比常规重力的温控时间增加8.95%，而相同瑞利数下，周期性重力对热沉Ⅰ的性能有抑制作用。本研究对飞行器载相变热沉的地面细化设计有一定指导意义。

• 单位
  北京航空航天大学