双流体热交换的拓扑设计
计算工程、金融与科学
2020-05-19 v1
摘要
热交换器是通常于两种流体之间传递热量的装置。热交换器（如传热速率与压力损失）的性能强烈依赖于传热系统中的流态。本文提出一种基于密度的拓扑优化方法用于双流体热交换系统，其在固定压力损失下实现最大传热速率。我们提出一种用单一设计变量场表示三种状态（即两种流体及两流体间的固体壁）的表征模型。所提模型的关键在于，无需任何惩罚机制即可从根本上防止两种流体混合。这是因为由于使用单一设计变量场，固体持续存在于两流体之间。我们通过三维数值算例证明了所提方法的有效性，其中将优化设计与简单参考设计进行比较，并研究了设计条件（即雷诺数、普朗特数、设计域尺寸与流动布置）的影响。
引用
@article{arxiv.2005.08870,
title = {Topology design of two-fluid heat exchange},
author = {Hiroki Kobayashi and Kentaro Yaji and Shintaro Yamasaki and Kikuo Fujita},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.08870},
year = {2020}
}
备注
19 pages, 17 figures