歧管微通道热沉的拓扑优化和性能分析

摘要

针对大功率电子器件热管理需求，提出基于拓扑优化方法的歧管微通道热沉（manifold microchannel heat sink, MMCHS）结构设计。选取3种歧管微通道模型，以压降和体积分数为约束，基于密度模型进行拓扑优化，研究入口特征尺度对微通道热沉性能的影响。结果表明：在200 W/cm²的热流密度条件下，小尺度入口模型优化结构的散热性能与综合性能优于基础结构，压降约束为100 Pa的拓扑结构品质因数最高为1.23,表现出最优综合性能。优化结构样件相较基础结构散热效果更好，验证了拓扑优化方法的有效性。

关键词

优化设计 / 微通道 / 层流 / 数值模拟 / 多目标优化

基金资助

国家自然科学基金项目(51306030)