摘要：Based on construtal theory, a nonuniform heat generation problem in a rectangular body is investigated in this paper. Entransy dissipation rate(EDR) is taken as the optimization objective. The optimal body shapes with constant and variable widths of the high conductivity channel(HCC) are derived. For the rectangular first order assembly(RFOA) with constant cross-section HCC, the shape of the RFOA and width ratio of the HCCs are optimized, and the double minimum EDR is obtained. The heat transfer performance of the RFOA becomes worse when the nonuniform coefficient increases. For the RFOA with variable cross-section HCC, the EDR of the RFOA can be minimized for four times. Compared the optimal construct based on minimum EDR of the RFOA with that based on minimum maximum temperature difference, the shape of the former optimal construct is tubbier, and the average temperature difference is lower. In the practical design of electronic devices, when the thermal safety is ensured, the constructal design scheme of the former optimal construct can be adopted to improve the global heat transfer performance of an electronic device.

摘要：建立了一类在均匀产热的圆柱发热体中嵌入圆截面等温液冷通道的热源-热沉集成模型,基于构形理论,给定圆柱发热体截面积和通道截面积占比为约束条件,以液冷通道数及其半径为设计变量,研究了液冷通道分布对集成模型散热能力的影响,获得了不同液冷通道截面积占比下的最优构形。当通道截面积占比和通道数给定时,均存在最优的圆心距使得热源-热沉整体的散热性能最优,但对应两个指标的最优圆心距不同。给定通道截面积占比时,无量纲最高温度和无量纲当量热阻均随通道数的增加而降低;给定通道数时,无量纲最高温度和无量纲当量热阻均随通道截面积占比的增加而降低。本文所得研究结果可对圆柱器件高效冷却的热设计提供理论指导。

摘要：提出了新的微通道正六边形热沉分别在无回流、边缘回流和中心回流3种回流方式下4种通道结构的设计原型,基于热-流-力-应变的多物理场耦合计算,研究了回流方式、微通道分支数和微通道分布演化对正六边形热沉的最大热阻和基于耗散的当量热阻的影响,并进行了热应力和形变分析.数值计算结果表明:以最大热阻最小化和当量热阻最小化为目标, 3种回流方式中的中心回流式为最佳回流方式,中心回流式六分支微通道正六边形热沉按上层微通道沿六边形内切圆半径分布、下层微通道沿六边形外接圆半径分布为最优构形,可使传热性能最优,且最大热应力为0.28 GPa,比硅的屈服强度小1个数量级以上,最大形变为1.4μm.所得结果可为实际微通道热沉提供多学科设计的理论支撑.

摘要：对单侧矩形内肋阵微通道复合热沉建立了热-流耦合模型,在约束肋片体积占比和相对位置的条件下,分别以热沉的进出口流动压降最小化、最高温度最小化和综合性能评价因子最大化为目标,对肋片高宽比和肋片间距进行了构形设计。为减小热沉流动压降,应采用矮宽型肋片,以减小离散肋片与流体的接触面积、改善通道内流速场的均匀性、削弱绕流效应和流动阻滞导致的流动损失,且发现离散肋片等差间距分布比肋片高宽比对流动压降的影响要小。为降低热沉的最高温度,应采用细长型肋片,并使离散肋片沿流向由疏到密等差布置,以使散热需求和肋片布置相匹配、增大离散肋片与流体的换热面积、增强离散肋片四周的绕流效应。为提高热沉的综合性能,应采用细长型肋片,并使离散肋片沿流向由密到疏等差布置,其最优构形的综合性能明显优于无肋微通道热沉,且综合性能评价因子最大值会随着雷诺数的增大而减小。

摘要：热管具有导热性能高、轻便化、小型化的优点。建立了基于热管散热的热电制冷器有限时间热力学模型,给出了冷、热端热阻的具体计算方法。为了反映热电模块单位面积下的制冷能力,采用制冷率密度分析方法和折算面积热阻法,用数值算例分析了关键运行参数和设计参数的影响。为了比较不同工况下的制冷性能,首次引入热力学完善度性能指标,对热电制冷器的制冷性能进行了综合分析。给出了制冷器运行的最佳电流工作区间以及制冷温差范围,分析了制冷模块填充系数、制冷温差、热管参数(蒸发段长度和管壁厚度)对制冷器制冷率密度、制冷系数和热力学完善度的影响,并与风冷散热方式进行了比较,所得结果可为基于热管散热的制冷器设计和运行提供理论指导。

摘要：花境是一种极具美感的自然式植物配置形式,它起源于西方,在国外的应用历史悠久,但在我国的应用还不多。通过对长沙市典型的一些公园、居住区、道路和休闲广场等地的植物景观进行调查,发现长沙市的植物景观设计开始注重花境的运用,目前长沙市应用的花境形式主要有草坪花境、路缘花境、林缘花境、墙垣花境、滨水花境,花境植物种类共43科59种,其中应用较多的有22种。针对目前长沙市花境的应用不广泛、品种单调,植物种类少,设计手法不成熟等问题,提出政府管理部门应给予重视,大力开发乡土野生植物,适度引进新优品种,并提高花境设计师设计水平的建议。

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.

摘要：[目的]为了满足船舶与水下航行器等对电子器件高效热管理的需求,开展波纹壁树状微通道圆盘热沉的构形设计研究。[方法]提出波纹壁树状微通道圆盘热沉的设计原型,基于构形理论,在给定热沉体积和液冷微通道体积的约束条件下,以综合考虑传热和流动压降的复合性能指标(PEC)最大化为目标,对波纹壁的振幅和波长进行构形设计。[结果]结果表明:与直通道热沉相比,波纹壁能增大换热表面积,且凹穴处能够产生涡,因而能够有效降低最高温度。当入口雷诺数为700,900或1100,增大波纹壁的振幅时,热沉最高温度降低了13.5 K,但是压降损失明显增大;减小波纹壁的波长,热沉最高温度降低了4.7 K,压降损失增幅较小;在给定波长较大时,均存在最优振幅使复合性能指标取得极大值;在给定波长较小时,随着振幅的增加,复合性能指标单调递增。[结论]波纹壁能够显著提升树状微通道圆盘热沉的传热性能。通过构形设计能够获得复合性能最佳的最优几何结构。

摘要：针对均匀背景热流条件下的散热问题,构建了类叶状微通道矩形热沉模型,基于构形理论,在给定热沉体积与液冷通道总体积的约束条件下,以热沉最高温度和压降最小化为目标,以微通道单元数、主通道与分支通道的夹角、主通道与分支通道的管径比为设计变量进行了优化设计。结果表明:通过增加微通道单元数、减小主通道与分支通道的夹角、采用较小的主通道与分支通道之管径比,可以降低热沉的最高温度,但是会增大压降损失。

摘要：针对隐伏非贯通软弱夹层岩质边坡滑移机理复杂这一关键科学问题。设计一种隐伏非贯通软弱夹层缩尺制备方法,开展考虑夹层埋深、岩层倾角、含水率因素影响下岩体剪切蠕变特性试验。引入多参数岩体渐变损伤变量,分阶段建立剪切蠕变损伤本构模型,并通过相似模拟试验验证模型的合理性,分析此类边坡的稳定性。研究表明:(1)隐伏非贯通含软弱夹层岩体随夹层埋深增加、倾角减小、含水率减小而稳定性升高,反之稳定性降低,且夹层含水率对岩体稳定性影响最大,埋深影响相对较小;(2)考虑多参数渐变损伤本构模型能够反映隐伏非贯通软弱夹层岩体剪切蠕变全过程,且加速蠕变阶段拟合效果优于西原模型;(3)隐伏非贯通软弱夹层缩尺制备方法较为合理,所推剪切蠕变本构模型能够较好拟合边坡蠕变滑移各阶段情况,边坡滑移呈坡脚剪胀、后缘拉裂的整体性滑移,对隐伏非贯通含软弱夹层岩体蠕变滑移具有参考意义。