肖庆华
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陈林根
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谢志辉
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冯辉君
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孙丰瑞
工程热物理学报
结合[火积]耗散极值原理和构形理论，以基于[火积]耗散率的当量热阻最小化为目标，采用解析解法对Y形肋片进行了构形优化，分析了复合参数α（关于对流换热系数、肋片的包络面积及其热导率的简单函数）和肋片占比Ф1对Y形肋片优化的影响，并比较Y形和T形肋片的整体传热性能的优劣。结果表明，增大α和增大Ф1可降低肋片的无量纲当量热阻，改善其整体传热性能。总体积和肋片材料的体积都相同时，Y形肋片无量纲当量热阻要比T形肋片的无量纲当量热阻小很多。也就是说，Y形肋片优于T形肋片，更能提高系统的整体传热性能。
关键词:
构形理论
,
肋片
,
[火积]耗散率
,
当量热阻
,
广义热力学优化
冯辉君
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陈林根
,
谢志辉
,
孙丰瑞
工程热物理学报
基于构形理论,以质量积耗散率最小为优化目标,在构造体总体积和高渗透性材料一定的条件下,对基于环形高渗透性通道的圆柱形构造体进行传质构形优化,得到无量纲平均压差最小的圆柱体构造体最优构形.结果表明:存在最佳高渗透性通道尺寸比(D1/D0)opt和最佳圆柱形构造体径高比(H0/H1)oo使得圆柱形构造体的无量纲平均压差取得二次最小值.增加单元体数目n有助于提高圆柱形构造体的传质性能;当n＞5时,其传质性能提高幅度很小,此时增加单元体数目对其传质性能改善不明显.基于质量积耗散率最小所得到的圆柱形构造体最优构形能够降低构造体的平均传质压差,改善其整体传质性能.
关键词:
构形理论
,
质量积耗散率最小化
,
圆柱形构造体
,
传质构形优化
,
广义热力学优化
宋淦
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丁玉栋
,
朱恂
,
王宏
,
廖强
工程热物理学报
设计具有合适孔道结构的吸附剂能有效提高吸附过程的效率.本文根据构形理论将树形流道嵌入到多孔介质基质中,构建了高渗透率的双孔隙率多孔介质.计算了树形流道内的无量纲压降分布、流道体积分数和渗透率随分叉级数的变化趋势.并利用双孔隙率多孔介质渗流模型计算了该多孔介质的有效渗透率.与并列直管道相比,树形流道在较大的分叉级数下具有更小的压降;树形流道的嵌入能够有效提高多孔介质的有效渗透率.
关键词:
构形理论
,
树形结构
,
多孔介质
,
渗透率
冯辉君
,
陈林根
,
谢志辉
,
孙丰瑞
工程热物理学报
基于构形理论,以(火积)耗散率最小为优化目标,在微、纳米尺度下对树状圆盘导热问题进行构形优化,得到整体导热性能最优的树状圆盘最优构形.结果表明:在微、纳米尺度下,尺寸效应影响下的树状圆盘构造体最优构形与无尺寸效应影响时的树状圆盘构造体最优构形有明显区别.存在高导热材料最佳单元体占比使得树状圆盘无量纲平均传热温差取得最小值.对于3种结构形式(nn、nb和bb)的树状圆盘,其无量纲临界半径分别为1.16、1.45和1.75.当树状圆盘半径大于临界半径时,圆盘高导热材料需采用树状布置,反之则采用辐射状布置.基于(火积)耗散率最小的树状圆盘导热构形优化能够降低圆盘构造体的平均传热温差,提高其整体传热性能.
关键词:
构形理论
,
(火积)耗散率最小化
,
树状圆盘
,
微、纳米尺度
,
广义热力学优化
冯辉君
,
陈林根
,
谢志辉
,
孙丰瑞
工程热物理学报
基于构形理论,以导热和对流换热总(火积)耗散率最小为优化目标,对T-Y形肋片进行构形优化,得到同时考虑导热和对流换热(火积)耗散性能的T-Y形肋片最优构形.结果表明:存在最佳单元级直肋和中部空腔高度和长度比使得T-Y形肋片无量纲当量热阻取得二次最小值.增大肋片高度和长度比和肋片占比有助于提高T-Y形肋片整体传热性能.T-Y形肋片与T形肋片相比,T-Y形肋片二次最小无量纲当量热阻降低32.33％,此时T-Y形肋片温度梯度场更均匀,整体传热性能得到明显提高.
关键词:
构形理论
,
(火积)耗散率最小
,
T-Y形肋片
,
对流换热
,
广义热力学优化
