冷卻通道結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于芯片、電池以及模具等產(chǎn)品和裝備中。冷卻液在產(chǎn)品及裝備內(nèi)部循環(huán)流動,以對流換熱的方式將熱源處的熱量傳遞到外部,是一種效率較高的散熱方式。冷卻通道在結(jié)構(gòu)中的布置形式直接影響結(jié)構(gòu)的散熱性能。通過改變通道的進(jìn)出口位置及內(nèi)部形式可以滿足工程上的各種散熱要求,比如:降低指定區(qū)域內(nèi)的最高溫度、或保證特定區(qū)域內(nèi)的溫度均勻等。對冷卻通道的布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),提供良好的工作溫度是保證元件及裝備正常工作、延長其使用壽命的關(guān)鍵。在冷卻通道的設(shè)計(jì)過程中,除了考慮通道內(nèi)部流體流動對溫度場的影響外,還需要考慮通道空腔對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響。比如,在熱沖壓水冷模具工作過程中,模具表面一方面受到高溫板料的熱載荷,一方面受到模具合模后產(chǎn)生的表面壓力。因此,在對冷卻效率及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行分析時,需要構(gòu)建一個多物理場耦合的模型,對流速場、溫度場和位移場進(jìn)行描述。此外,受加工工藝等條件的限制,還需要考慮通道的尺寸約束對冷卻通道布局的影響。傳統(tǒng)的冷卻通道布置設(shè)計(jì)主要采用以通道尺寸參數(shù)為設(shè)計(jì)變量的方法,該方法受尺寸及形狀等優(yōu)化參數(shù)范圍的限制,可行解空間被壓縮,將潛在的可行解排除在外。拓?fù)鋬?yōu)化是一種以拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為變量的...

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１冷卻通道優(yōu)化設(shè)計(jì)中需要考慮的因素??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｆａｃｔｏｒｓ?ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ?ｉｎ?ｃｏｏｌｉｎｇ?ｃｈａｎｎｅｌ?ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ?ｄｅｓｉｇｎ??

圖１．１冷卻通道優(yōu)化設(shè)計(jì)中需要考慮的因素??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｆａｃｔｏｒｓ?ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ?ｉｎ?ｃｏｏｌｉｎｇ?ｃｈａｎｎｅｌ?ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ?ｄｅｓｉｇｎ??除了以上設(shè)計(jì)流程中的復(fù)雜性外，高速發(fā)展的研發(fā)節(jié)奏也提出了新的挑戰(zhàn)。隨著新??產(chǎn)品和新工藝的出現(xiàn)，....

圖１．２不同優(yōu)化空間內(nèi)的通道優(yōu)化設(shè)計(jì)??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｃｈａｎｎｅｌ?ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ?ｄｅｓｉｇｎ?ｐｒｏｂｌｅｍ?ｔｙｐｅ?ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ?ｂｙ?ｄｅｓｉｇｎ?ｓｐａｃｅ??

或其它物理場進(jìn)行模擬，結(jié)合最優(yōu)化理論及方法對通道尺寸和位置等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根??據(jù)優(yōu)化空間的不同，可以將冷卻通道的優(yōu)化問題分為（二維）截面問題，（二維）平面??布置問題和三維布置問題，如圖１．２。??＼?４ｆ?＼?—ｉｆ＃??Ｉ１?＼Ｌ?１／??（ａ）二維截面布置優(yōu)化?（ｂ）二維....

圖１．３通道截面優(yōu)化設(shè)計(jì)研究?

??１．２．１截面冷卻通道布置??截面冷卻通道布置的研宄主要集中在模具類產(chǎn)品上，如圖１．３所示。Ｈｏｆｆｍａｎｎ等［２５］??在對熱沖壓的冷卻通道設(shè)計(jì)時，不考慮流體的特性，在通道壁面上施加對流換熱系數(shù)邊??界條件，以通道尺寸為約束條件，通道個數(shù)為變量，對模具冷卻效能進(jìn)行優(yōu)化，其研....

圖１．４冷卻通道平面布置優(yōu)化設(shè)計(jì)研究??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｏｎ?ｏｐｔｉｍｉｚ?

明該方法在考慮層流流動的通道截面優(yōu)化設(shè)計(jì)時，具有較好的魯棒性。??１．２．２平面冷卻通道布置??平面冷卻通道布置廣泛應(yīng)用于電池和芯片類產(chǎn)品的冷卻通道優(yōu)化設(shè)計(jì)上，如圖１．４??所示�！咯枺迯牡龋郏常�，３６］在進(jìn)行電池內(nèi)冷卻通道的布置時，假設(shè)方形區(qū)域內(nèi)布置一根從入口??到出口的通道，....

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