基于烟囱效应的通信基站热沉优化设计

利用数值模拟的方法,探究了烟囱效应对通信基站热沉自然对流散热的强化作用,对影响热沉散热性能的主要因素及其机理进行了分析,并以热沉热阻作为优化目标,通过优化翅片间距与隔板间隙的取值提升了热沉的散热性能。在优化设计过程中,通过模糊均值聚类对拉丁超立方抽样所得的样本点进行筛选,快速并有效的缩减了设计区间,使用Kriging模型对新设计区间内的均匀样本点进行拟合,构建了热沉热阻与设计变量间的代理模型,并结合遗传算法寻优,确定了最优设计参数取值。在最优参数布置下,相比于初始热沉,热沉的发热面温度降低了15.23 K,总热阻降低了34.29%。     

翅片式热管散热器自然对流换热特性分析与多目标结构优化

采用数值计算方法对一种应用于半导体制冷片热端散热的翅片式热管散热器进行模拟,探究自然对流条件下不同翅片参数对散热器换热特性的影响。结合多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ),以影响散热器散热的两个主要参数——翅片表面传热系数和肋面效率为优化目标,对散热器整体做出综合优化,并对优化结果进行K均值聚类分析,提出了翅片端优化原则。结果表明,肋面效率对散热器性能的影响有限,提高表面传热系数可显著降低散热器总热阻;与未优化方案相比,所选优化方案可使基板热端面温度下降3.5K,散热器热阻降低18.22%。     

平板式固体氧化物燃料电池封接气密性的LBM模拟与分析

对平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)的压缩密封结构的泄漏特性进行定量研究。为模拟粗糙泄漏通道的复杂形貌,采用粗糙表面数值重构技术来构建不同气体泄漏通道;考虑流动通道尺度细微、边界复杂,应用格子Boltzmann方法(LBM)对气体流动特性进行数值分析,建立包括粗糙表面几何特性参数在内的泄漏率计算模型;通过单粗糙峰微观接触力学分析,建立泄漏通道结构特征参数随应力变化的定量关系式,并分析各种因素对封接气密性的影响。结果表明:压缩密封结构的主要影响因素为粗糙表面形貌、密封材料机械力学特性、密封流体物性以及密封结构工作状态;表面粗糙度越大,温度越高,泄漏率越低;压缩密封过程中材料变形较小,对泄漏率的影响也较小;不同介质的热物理性质差异会引起泄漏率的不同。将提出的模型应用于某SOFC密封结构的泄漏率预测,计算结果与实验测量结果吻合良好,验证了模型的准确性。     

对称斜肋强化片式散热器换热性能研究与优化

对在某大型油浸式变压器的片式散热器中相邻散热片之间的矩形空气通道布置对称斜肋开展数值研究,将对称斜肋的长度L_f和高度H_f作为控制斜肋形状的结构参数。数值计算结果表明,L_f和H_f对于增大矩形通道努塞尔数(Nu)表现出协同作用,H_f对矩形通道摩阻系数f的影响更强。通过克里金法建立矩形通道的目标性能与设计参数之间的代理模型,最后通过多目标优化算法得到了最佳参数组合,该参数组合下与光滑矩形通道相比,矩形通道Nu数提升至2.26倍,f提升至3.39倍,综合换热性能指标为1.52。