基于水平集方法的热交换器三维拓扑优化
数值分析
2021-11-19 v1 数值分析
最优化与控制
摘要
我们利用基于水平集方法的拓扑优化设计热交换器。在约束各通道压降的同时，最大化分离通道中两种流体之间的热交换。流动由不可压缩 Navier-Stokes-Brinkmann 方程建模，传热由高佩克莱特数下的对流-扩散方程建模。每个流体区域服从其自身的 Navier-Stokes-Brinkmann 方程组，其中 Brinkmann 项将另一流体建模为固体，从而防止混合。水平集定义了分隔两种流体的界面。Hamilton-Jacobi 方程平流输运水平集，允许通道的拓扑变化。Hamilton-Jacobi 方程的速度由成本和约束函数相对于法向界面扰动的形状导数定义。我们展示了在不同热交换器配置和运行条件下的三维结果。
引用
@article{arxiv.2111.09471,
title = {Three-dimensional topology optimization of heat exchangers with the level-set method},
author = {Miguel A. Salazar de Troya and Daniel A. Tortorelli and Julian Andrej and Victor A. Beck},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.09471},
year = {2021}
}
备注
30 pages, 20 figures, software used archived at https://zenodo.org/record/5596324