Применение методов топологической оптимизации для обеспечения теплового режима радиоэлектронного оборудования


DOI: 10.34759/tpt-2023-15-3-113-124

Авторы

Лопатин А. А.1*, Александров Ю. Б.1**, Сомов И. Г.2, Биктагирова А. Р.1***

1. Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия
2. АО «Моделирование и цифровые двойники», ул. Викторенко, 5, Москва, 125167, Россия

*e-mail: aalopatin@kai.ru
**e-mail: Alexwischen@rambler.ru
***e-mail: ARBiktagirova@kai.ru

Аннотация

Рассматривается вопрос определения оптимальной формы радиатора, выполненного на основе разрезного оребрения, как типового элемента системы охлаждения теплонагруженных элементов радиоэлектронного и электросилового оборудования. Предложены решение задачи топологической оптимизации по критерию максимальной теплопередачи через радиатор в Ansys Mechanical, новая конструкция и геометрическая форма оребрения с улучшенными термическими характеристиками, построенная на основе результатов топологической оптимизации в среде Ansys. Приведено сравнение характеристик исходной и оптимизированной конструкции.

Ключевые слова:

тепловой поток, топологическая оптимизация, моделирование теплообменных процессов, древовидные конструкции

Библиографический список

  1. Лопатин А.А., Николаева Д.В. Численное моделирование процессов теплоотдачи в системах с разрезным оребрением // Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Новые технологии, материалы и оборудование российской авиакосмической отрасли» (Казань, 8–10 августа, 2018): сб. ст. Казань, 2018. С. 393–396.

  2. Lopatin A.A., Nikolaeva D.V. Influence of some geometrical parameters of split ribs on the heat transfer under free convection. Russian Aeronautics, 2019, vol. 62, no. 2, pp. 254–258.

  3. Lei T., Alexandersen J., Lazarov B.S., Wang F., Haertel J. H. K., Sigmund O., Engelbrecht K. Investment casting and experimental test of heat sinks designed by topology optimization. Under review in International Journal of Heat and Mass Transfer, 2018, vol. 127, part B. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.07.060.

  4. Haertel J.H.K., Nellis G.F. A Fully Developed Flow Thermofluid Model for Topology Optimization of 3D-Printed Air Cooled Heat Exchangers. Applied Thermal Engineering, 2017, vol. 119, pp. 10–24.

  5. Ge R., Humbert G., Martinez R., Attallah М., Sciacovelli А. Additive manufacturing of a topology-optimised multi-tube energy storage device: Experimental tests and numerical analysis. Applied Thermal Engineering, 2020, 115878. DOI:10.1016/j.applthermaleng.2020.115878

  6. Iradukunda А.-С., Vargas А., Huitink D., Lohan D. Transient thermal performance using phase change material integrated topology optimized heat sinks. Applied Thermal Engineering, 2020, vol. 179, 115723.

  7. Lange1 F., Hein1 C., Li1 G., Emmelmann C. Numerical optimization of active heat sinks considering restrictions of selective laser melting. Conference: COMSOL Conference in Lausanne, 2018.

  8. Wu S., Zhang Y., Liu S. Topology optimization for minimizing the maximum temperature of transient heat conduction structure, 2019. DOI: 10.1007/s00158-019-02196-9.

  9. Bendsoe M.P., Sigmund O. Topology Optimization: Theory. Methods and Applications. Springer Berlin, Heidelberg, 2004, 271 p. DOI: 10.1007/978-3-662-05086-6.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024