T形肋火积耗散率最小与最大热阻最小构形优化的比较研究

Abstract

针对T形肋片, 分别以基于火积耗散的当量热阻最小化和最大热阻最小化为目标, 采用二维传热模型和有限元数值计算方法进行了构形优化, 分析了全局参数a (综合了对流换热系数、肋片占据的总面积及其热导率)和肋片占比Φ对当量热阻最小值和最大热阻最小值及其对应最优结构的影响, 比较了两个目标下优化结果的异同. 研究表明, 两种优化目标下的最佳构形差异较大. 以当量热阻最小为目标的优化比以最大热阻最小为目标的优化, 能够显著降低肋片体内的传热平均温差. 增大a和增大Φ均可同时改善局部热点工作状况和整体平均传热性能. 但是, 增大a和增大Φ对当量热阻最小和最大热阻最小两个目标的改善程度不一样; 并且对任意一个目标, a和Φ分别产生的影响也是不一样的. 总体上, 对应当量热阻最小值的T形肋比对应最大热阻最小值的T形肋要高得多; 两种优化目标下, 主干比分支的部分均要厚, 但当量热阻最小化时两部分肋厚相对接近些; 主干扁平、分支细长的T形肋有利于降低最大热阻.