T形腔火积耗散最小构形优化

火积耗散极值原理给出了新的传热优化的理论依据和评判标准.针对矩形固体中包含T形开口空腔的传热模型,引入了基于火积耗散定义的无量纲当量热阻,在系统总体积、空腔体积以及T形腔所占矩形域体积一定的约束条件下,以该当量热阻最小化为目标对模型进行了构形优化.数值结果表明,基于火积耗散极值原理可以设计出系统传热性能最优的几何结构.修正了文献中无量纲总(最大)热阻的表达式,以其最小化为目标得到了一些与文献结果不同的新规律.将两种热阻指标下的数值优化结果进行了对比分析,发现分别对应两种指标的最优系统结构明显不同,以当量热阻最小化为目标的优化比以最大热阻最小化为目标的优化,可以有效降低传热平均温差,改善系统整体传热性能.空腔自由度越大,系统性能更佳.通过数据拟合,分别得到了当量热阻和最大热阻与3自由度几何参数的优化关联式.