基于流固耦合的傳熱結構優(yōu)化設計.pdf

1、拓撲優(yōu)化方法發(fā)展迅猛，已被廣泛應用于各個工業(yè)設計領域，且其應用的學科也由最初的結構力學逐步擴展到流體力學、熱力學、電磁學等多學科。增材制造等新技術的出現(xiàn)又進一步促進了拓撲優(yōu)化方法的發(fā)展。過去十五年中，相關學者也將拓撲優(yōu)化方法應用到流固耦合領域，但考慮流固耦合傳熱的工作仍然相對較少，尚未見到同時考慮流固耦合傳熱及結構變形的相關研究成果。本文基于密度法拓撲優(yōu)化設計提出了考慮流固耦合傳熱及結構變形的拓撲優(yōu)化設計方法，該方法綜合考慮了流場、熱場

2、、結構變形場，且適用于二維和三維問題。
　　文中首先以高溫高壓渦輪機匣實際結構為例，借助商業(yè)軟件ANSYS Workbench利用參數(shù)優(yōu)化方法對其進行優(yōu)化設計，以給定壓降和熱功率條件下降低結構平均溫度并減小變形為目標，得到了該機匣結構的最終優(yōu)化結構。其次為進一步理解該機匣冷卻結構的設計原理，利用以上提出方法在商業(yè)軟件COMSOL中實現(xiàn)渦輪機匣冷卻結構抽象模型的拓撲優(yōu)化設計，分別探究分析了不同入口位置、不同入口邊界條件以及不同目標函