摘要：以三维电子器件内矩形微通道和多孔肋片的复合热沉为研究对象,在给定微通道体积和多孔肋片体积的条件下,首先以[火积]耗散率和泵耗功率组成的线性加权和复合函数最小为目标,以微通道宽高比为优化变量,对其进行构形优化,并分析冷却水总质量流率、复合热沉长度和单元体数量对最优构形的影响.进一步基于人工神经网络和NSGA-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ)算法,以[火积]耗散率和泵耗功率为优化目标,对复合热沉性能进行多目标优化.结果表明,当冷却水总质量流率为0.002 kg/s时,存在微通道最佳宽高比0.15使得复合函数取得最小值0.905,这与最大温差的复合函数优化结果不同.与初始值相比,优化后复合函数减小了9.5%.对于多目标优化,LINMAP和TOPSIS决策方式下的结果最优,最小偏差指数为0.385,对应最佳宽高比为0.20,可作为多目标优化下的复合热沉最优构形设计方案.本文所得结果可为电子器件的复合热沉散热设计提供新的理论参考.

摘要：This review paper summarizes constructal design progress performed by the authors for eight types of heat sinks with ten performance indexes being taken as the optimization objectives,respectively,by combining the methods of theoretical analysis and numerical *** eight types of heat sinks are uniform height rectangular fin heat sink,non-uniform height rectangular fin heat sink,inline cylindrical pin-fin heat sink(ICPHS),plate single-row pin fin heat sink(PSRPHS),plate inline pin fin heat sink(PIPHS),plate staggered pin fin heat sink(PSPHS),single-layered microchannel heat sink(SLMCHS)with rectangular cross sections and double-layered microchannel heat sink(DLMCHS)with rectangular cross sections,*** the ten performance indexes are heat transfer rate maximization,maximum thermal resistance minimization,minimization of equivalent thermal resistance which is defined based on the entransy dissipation rate(equivalent thermal resistance for short),field synergy number maximization,entropy generation rate minimization,operation cost minimization,thermo-economic function value minimization,pressure drop minimization,enhanced heat transfer factor maximization and efficiency evaluation criterion number maximization,*** optimal constructs of the eight types of heat sinks with different constraints and based on the different optimization objectives are compared with each *** results indicated that the optimal constructs mostly are different based on different optimization objectives under the same boundary *** optimization objective should be suitable chosen based on the focus when the constructal design for one heat sink is *** results obtained herein have some important theoretical significances and application values,and can provide scientific bases and theoretical guidelines for the thermal design of real heat sinks and their applications.

摘要：基于有限时间热力学理论和NSGA-II算法,对不可逆Otto循环进行了热力学分析和多目标优化.在前人建立的不可逆Otto模型基础上,进一步导出了该循环功率密度的表达式,分析了循环最大温比、传热损失、摩擦损失和内不可逆性损失对循环功率密度与压缩比和功率密度与效率特性的影响;在最大功率与最大功率密度准则下,比较了该循环的热效率、最大比容比和最大压比;基于NSGA-II算法,引入功率、效率、生态学函数和功率密度,对该循环分别进行单、双、三和四目标优化;采用LINMAP,TOPSIS和Shannon entropy三种决策方式,比较了不同优化目标组合下的偏差指数,得到了优化设计方案.当以无因次功率和无因次生态学函数为优化目标进行二目标优化时,采用LINMAP决策方式得到的偏差指数最小,其设计方案更接近于理想方案.

摘要：集热器是太阳能海洋热能转换系统进行热量收集的重要设备.本文以平板太阳能集热器为研究对象,建立考虑海水出口温度和总泵功率的线性加权复合函数,在吸热板总体积和换热管体积一定的条件下以复合函数最小为目标对其进行构形优化,得到最小复合函数和换热管最佳内径.结果表明,构形优化后的集热器总泵功率和复合函数分别比初始设计点对应值降低了66.89%和5.56%,海水出口温度降低了8.9%.这说明复合函数牺牲了一定的传热性能,使得集热器的流动性能得到很大的改善,最终使得平板集热器的综合性能得到提高.随着单板宽度、太阳辐射强度、海水入口温度、吸热板热导率和集热器单元数的增大与总海水质量流率的减小,最小复合函数减小.将构形理论应用到平板太阳能集热器的构形优化中,为其结构优化设计提供了新的指导,这一方法可进一步推广到太阳能海洋温差发电系统的优化设计中.

摘要：新课程标准在“修订的主要内容和变化”部分指出“进一步精选了学科内容,重视以学科大概念为核心,使课程内容情境化,促进学科核心素养的落实”。笔者从地理学科大概念的视角,尝试提出相关的单元设计教学优化策略,以期为发展学生核心能力提供新思路。

摘要：本文建立了矩形直肋热沉与圆柱针肋相结合的翅针单列热沉构形优化模型,在给定热沉占空体积和针肋材料体积的约束条件下,给定热沉底面温度,以换热率最大化为目标对翅针单列热沉进行了构形优化。结果表明:与矩形直肋热沉相比,翅针单列热沉的换热性能得到了很大提高;不同的材料占比、入口速度和肋高比条件下,热沉最优构形不同。本文的研究结果可为实际热沉的热设计及使用提供科学依据和理论指导。

摘要：建立卡琳娜–有机朗肯联合循环模型,以联合循环热效率为优化目标,以部件结构参数为优化变量,在换热器总传热面积一定的条件下,结合构形理论和有限时间热力学,对其进行构形热力学优化。在相同条件下比较联合循环与单一卡琳娜循环和单一有机朗肯循环的最优性能。结果表明:与初始设计点相比,优化后的联合循环热效率提高了40.83%。与卡琳娜循环和有机朗肯循环相比,联合循环的净输出功率分别提高了49.89%和66.82%,而联合循环的热效率分别提高了57.76%和降低了4.69%。所得优化结果可为低温余热资源利用系统的优化设计提供参考。

摘要：基于(火积)理论和构形理论,在三个主要换热部件(蒸发器、过热器和经济器)总换热面积一定的约束条件下,以第Ⅲ对流蒸发管束外径、过热器管外径和经济器管外径为优化变量,对船用锅炉进行性能优化,得到整体锅炉的最优性能和最优构形.首先,以(火积)耗散率和耗功率线性加权组成的复合函数为目标进行优化,并分析保热系数、加权系数和换热率等初始设计参数对整体锅炉构形优化结果的影响.结果表明:第Ⅲ对流蒸发管束无量纲管外径、过热器无量纲管外径和经济器无量纲管外径分别存在最佳值1.2, 1.3和1.1,使得复合函数取得三次最小值0.737.相比于初始设计点,优化后整体锅炉的复合函数最高降低26.3%,锅炉综合性能得到显著提升.其次,采用NSGA-Ⅱ算法对整体锅炉进行两目标优化得到相应的Pareto前沿和锅炉最优构形,为整体锅炉的性能优化和结构设计提供一个更为广泛的选择空间.本文研究结果可为各种锅炉的性能优化设计提供理论指导.

摘要：异质结热离子装置具有较高的理论转换效率,在高效太阳能利用领域具有广阔应用前景.然而实际异质结热离子装置往往存在多种不可逆因素,从而使装置性能降低.本文建立太阳能驱动单级热离子发电装置的有限时间热力学模型,模型包括聚光模块、固态热离子发电模块和散热模块.依据电荷守恒定律和热力学第一定律,求解光吸收器和电极的温度.研究了输出电压、Schottky势垒和聚光度等参数对最优性能的影响.结果表明:存在最优的输出电压和Schottky势垒可以使能量转换效率达到极大值;聚光度增大时,功率和效率均先增大后减小,存在最优聚光度Cη,max≈1700和CP,max≈2250使得效率和功率分别达到局部极大值.所得结果可为实际太阳能驱动热离子装置的优化设计提供一定理论依据.

摘要：基于构形理论,建立了二维射流通道内导热基座上方柱离散热源的散热优化模型.给定离散热源的总纵截面面积和热源高度为约束条件,以系统最高温度和熵产率为优化目标,以各热源的长度比为优化变量进行了几何设计,并分析了射流速度和热源间距对热源最优构形的影响.当射流速度和热源间距给定时,均存在最优长度比使系统最高温度和熵产率最低,但对应不同射流速度和热源间距的最优长度比不同.研究结果可为方柱发热器件的热设计提供理论指导.