基于 Eulerian-Eulerian 方法的微通道散热器拓扑优化（含纳米流体）
最优化与控制
2025-01-29 v1 流体动力学
摘要
随着计算能力的提升和电子器件 miniaturization 的推进，高性能散热器的需求显著增加。其中，纳米流体因其优异的热导性能而受到广泛关注。然而，有效利用纳米流体设计流场仍是一个重大挑战，因为液体与纳米粒子之间的相互作用复杂。本文提出一种用于纳米流体微通道散热器设计的密度基拓扑优化方法。采用 Eulerian-Eulerian 框架模拟纳米流体的行为，优化问题旨在固定压降下最大化热传递性能。在数值实例中，我们研究了优化配置对 various 参数的依赖性，并将该方法应用于流道型微通道散热器的设计。参数研究表明，流分支数量随着压降增大而增加，但随着粒子体积分数增大而减小。在散热器设计中，拓扑优化得到的流场在相同纳米流体条件下相对于传统平行流场实现了 11.6% 的热传递性能提升。
引用
@article{arxiv.2501.16749,
title = {Topology optimization for microchannel heat sinks with nanofluids using an Eulerian-Eulerian approach},
author = {Chih-Hsiang Chen and Kentaro Yaji},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.16749},
year = {2025}
}