基于均质化的TPMS双流热交换器壁厚分布优化
最优化与控制
2025-10-14 v1
摘要
三周期最小面(TPMS)结构因其连续的流动路径和高表面积到体积比，使其成为下一代高性能热交换器( HX )的有前景的几何形态。其中，具有空间变化壁厚的分段TPMS结构已成为进一步提升性能的潜在手段。本研究提出了一种基于有效多孔介质模型的TPMS HX壁厚分布优化方法，该方法在保证精确性能预测的同时，显著降低了计算成本。该方法被应用于胎体双流HX，以提高热液动力学性能。此外，对优化后壁厚设计的大规模数值仿真显示，其性能评估准则(PEC)相较于均匀壁厚设计提升了12.2%。该改进主要归因于优化后的非均匀壁厚，使更多流体导向芯端并提高了速度均匀性。结果是，在芯端增强了传热，从而更有效地利用整个HX芯部，提高了总体热性能。
引用
@article{arxiv.2510.10622,
title = {Homogenization-based optimization of wall thickness distribution for TPMS two-fluid heat exchangers},
author = {Kaito Ohtani and Hiroki Kawabe and Kentaro Yaji and Kikuo Fujita and Vikrant Aute},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.10622},
year = {2025}
}