摘要：基于构形理论,以基于火积耗散率定义的当量热阻最小为优化目标对复杂肋片进行构形优化,得到同时考虑肋片导热和对流换热火积耗散性能的肋片最优构形,并比较不同形状和不同优化目标下的肋片最优构形.结果表明:存在最佳单元级直肋、中部空腔以及肋片末梢高度和长度比使得复杂肋片当量热阻取得三重最小值.当量热阻最小的复杂肋片最优构形与T-Y形肋片最优构形相比,复杂肋片结构使得肋片整体传热性能大大提高.当肋片传热为二维传热且根部较宽时,肋片根部温度越不均匀,当量热阻最小和最大热阻最小的复杂肋片最优构形差别越大.在保证热安全性的前提下,工程上对肋片进行优化设计时可选择当量热阻最小的肋片构形设计方案以降低其平均传热温差、提高整体传热性能.本文从传热优化角度为复杂肋片的优化设计提供了参考.

摘要：基于构形理论和■理论,对"+"形高导热通道的方形构造体开展导热实验研究,并对不同优化目标和不同高导热通道布置形式下的构造体导热性能进行比较.结果表明:对于"+"形高导热通道的方形构造体,实验和数值计算所得到的构造体最高温度点均位于"+"形高导热通道两分支之间,实验和数值计算所得到的构造体平均温差和■耗散率的误差均在可接受范围内,这从定性和定量的角度证明了导热构形优化结果的正确性.与"H"形高导热通道的方形构造体相比,构造体内高导热通道采用一级"+"形布置使得其导热■耗散率得到降低.■耗散率最小的一级"+"形高导热通道构造体最优构形与最大温差最小的构造体最优构形相比,前者的导热■耗散率降低了5.98%,但最大温差提高了3.57%.最大温差最小目标有助于提高构造体的热安全性,■耗散率最小目标有助于提高构造体的整体导热性能.在保证热安全性能的前提下,实际微电子器件设计中可采用■耗散率最小的构造体最优构形以提高其整体导热性能.

摘要：建立了存在热漏的换热器的传热过程模型.假定热流体与冷流体间的传热以及冷流体与外界环境间的热漏均服从牛顿传热定律,在冷流体净传热量一定的条件下,应用最优控制理论导出了换热过程(火积)耗散最小时热流体温度和冷流体温度的最优构型,并将最优路径分别与热流体温度一定和热流率一定的传统传热策略进行了比较.研究结果对于实际换热器的优化设计和最优运行具有一定的理论指导意义.

摘要：对一类普适传质规律等温节流过程进行了研究,应用最优控制理论导出了对应于过程质量积耗散最小时最优性条件,然后基于普适优化结果导出了传质规律[g∝(p)m]和线性传质规律[g∝(μ)]等各种特例下的优化结果,并与熵产生最小、压力之比为常数和压力之差为常数等各种传质策略下的结果进行了比较,给出了[g∝(p)1/2],[g∝(p)]和[g∝(μ)]等各种特例下的数值算例.本文的研究结果对于实际节流过程和设备的最优设计与运行具有一定的理论指导意义.

摘要：基于构形理论和理论,以当量热阻为目标对层流冷却条件下的圆柱体热源进行构形研究,分析热源直径和导热系数对其传热性能的影响.结果表明:在热源体积一定的条件下,不存在最佳热源直径使得其当量热阻取得最小值.随着热源直径的减小、导热系数的增大,热源当量热阻减小,此时热源系统的整体传热性能得到提高.此外,圆柱体热源表面温度沿来流方向逐渐增大,且其表面换热系数沿来流方向逐渐减小.本文所得结果对热源的优化设计有一定的参考价值.

摘要：基于构形理论,以量纲1最大热阻最小为优化目标,通过释放"下一级构形体由上一级最优构形体组成"的约束,在微、纳米尺度下对基于三角形单元体的"体点"导热问题进行构形优化,得到尺寸效应影响下的量纲1最大热阻最小的"体点"导热问题最优构形。结果表明:存在尺寸效应影响时的构造体最优构形与无尺寸效应影响时的构造体最优构形有明显区别。通过上一级最优构形设计方法得到的下一级构造体导热性能并不是最优的;整体最优构形设计方法与上一级最优构形设计方法相比,三角形构造体的极限温度得到有效降低,其导热性能得到明显提高。

摘要：基于绝热过程火积耗散极值原理,分别在对流传热和复合传热(对流和辐射传热)边界条件下,对轧钢加热炉壁变截面绝热层进行构形优化,得到火积耗散率最小的绝热层最优构形.结果表明:与等截面绝热层相比,火积耗散率最小的变截面绝热层整体绝热性能更优.热损失率最小和火积耗散率最小的绝热层最优构形是不同的.热损失率最小的绝热层最优构形使得其能量损失减小,而火积耗散率最小的绝热层最优构形使得其整体绝热性能提高.火积耗散率最小和最大温度梯度最小的变截面绝热层最优构形差别较小,此时火积耗散率最小的绝热层最优构形在提高绝热层整体绝热性能的同时也提高了其热安全性.基于火积理论的绝热层构形优化为绝热系统的优化设计提供了新的指导.

摘要：基于构形理论,以(火积)耗散率最小(总热流一定时,即当量热阻最小)为优化目标,对叶形肋片进行构形优化,得到无量纲当量热阻最小时的叶形肋片最优构形.结果表明:存在最佳单元级肋片数使得一级叶形肋片整体导热性能取得最优.毕渥数对最佳单元级肋片数、最佳单元级和一级叶形肋片长宽比几乎没有影响;随着叶脉和叶片热导率之比的增大,最佳单元级肋片数和单元级叶形肋片最佳长宽比增大,一级叶形肋片最优外形更粗短;(火积)耗散率最小和最大温差最小的叶形肋片最优构形是明显不同的,(火积)耗散率最小的无量纲当量热阻比最大温差最小对应的无量纲当量热阻降低了11.54%,能有效地改善叶形肋片整体导热性能.在相同单元级和一级叶形肋片体积条件下,一级叶形肋片最小无量纲当量热阻比单元级叶形肋片最小无量纲当量热阻降低了30.10%,一级叶形肋片整体导热性能明显优于单元级叶形肋片整体传热性能,其本质上在于(火积)耗散率最小的一级叶形肋片的温度梯度场比单元级叶形肋片的温度梯度场更均匀.基于(火积)耗散率定义的当量热阻反映了叶形肋片的平均散热性能,能从传热优化角度为肋片热优化设计提供参考.

摘要：基于绝热过程(火积)耗散极值原理,以耗散率最小为优化目标,在对流传热和辐射传热边界条件下,对轧钢加热炉壁平板绝热层进行构形优化,得到平板绝热层的最优构形.结果表明:对流传热边界条件时,(火积)耗散率最小的绝热层最优构形与热损失率最小的绝热层最优构形是明显不同的.(火积)耗散率最小的绝热层最优构形与热损失率最小的绝热层最优构形相比,(火积)耗散率降低了5.98%,从而使得其整体绝热性能得到提高.对流与辐射复合传热边界条件时,绝热层厚度线性增大的布置方式与等厚度绝热层和厚度线性减小的布置方式相比,绝热层(火积)耗散率分别降低了16.59%和39.72%,从而使得绝热层整体绝热性能大大提高.存在最佳常系数a2,opt使得绝热层无量纲(火积)耗散率取得最小值.绝热层最小无量纲(火积)耗散率和最大温度梯度最小值对应的最佳常系数a2,opt相差不大,这使得(火积)耗散率最小的绝热层最优构形对应的热应力也较小,从而在提高绝热层整体绝热性能的同时也有助于提高其热安全性.本文所得结果能从传热优化角度为绝热层的优化设计提供参考.

摘要：以有限温差传热和流动阻力引起的最小耗散率和耗散数为优化目标,在圆盘总面积和脉管网络总体积给定的条件下,对圆盘区域内一级、二级和三级脉管网络进行构形优化,得到耗散率和耗散数最小的各级脉管网络最优构形.结果表明当参数B1?10??时,在相同无量纲质量流率M*(1?M*?102)下,耗散率最小和熵产率最小的一级脉管网络最优构形有明显区别.对于二级脉管网络,当无量纲质量流率在1?M*?102范围内时,传热耗散和流动耗散大小相当,此时脉管网络最优构形随质量流率变化显著.在相同脉管网络总体积和圆盘半径条件下,相同无量纲质量流率时,一级、二级和三级脉管网络最小耗散数性能几乎相同;当无量纲泵功率*5?10(?1,2,3)?i W i时,随着脉管级数的增大,脉管网络最小耗散数减小,此时增加脉管网络的复杂度有利于提高脉管网络的性能.此外,还以复合耗散率为优化目标对脉管性能进行优化.优化结果可从传热优化角度为脉管系统设计提供参考.