[发明专利]基于拓扑优化的导冷结构设计方法和装置

权利要求书

1.一种基于拓扑优化的导冷结构设计方法，其特征在于，包括：

建立轻量化模型和散热模型；其中，所述轻量化模型为导冷结构轻量化拓扑优化模型，所述散热模型为导冷结构散热拓扑优化模型；

确定所述轻量化模型的优化条件，并确定所述散热模型的优化条件；

按加权系数将所述轻量化模型和所述散热模型加权，得到多目标加权优化模型；

对所述多目标加权优化模型进行多目标热力耦合拓扑优化，得到导冷结构拓扑构型；

校核所述导冷结构拓扑构型是否满足设计指标；

若所述导冷结构拓扑构型不满足所述设计指标，返回执行所述对所述多目标加权优化模型进行多目标热力耦合拓扑优化，得到导冷结构拓扑构型，直至获得满足所述设计指标的导冷结构拓扑构型为止。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述轻量化模型的优化条件，包括：

确定所述轻量化模型的拓扑优化域；

加载力学边界条件和热力耦合边界条件；

在材料属性中将杨氏模量、导热系数及热容乘以罚函数；

确定所述轻量化模型的约束条件和最小化总应变能的优化目标。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述散热模型的优化条件，包括：

确定所述散热模型的拓扑优化域；

确定冷量输入端和冷量传输终端，加载温度场边界条件；

在材料属性中将导热系数和热容乘以罚函数；

确定所述散热模型的约束条件和最小化域内几何平均温度的优化目标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述校核所述导冷结构拓扑构型是否满足设计指标之前，还包括：

对所述导冷结构拓扑构型进行平滑处理；

所述校核所述导冷结构拓扑构型是否满足设计指标，包括：

校核平滑处理后的所述导冷结构拓扑构型是否满足设计指标。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多目标加权优化模型进行多目标热力耦合拓扑优化，得到导冷结构拓扑构型，包括：

基于移动渐近线算法(The method ofmoving asymptotes，MMA)对所述多目标加权优化模型进行多目标热力耦合拓扑优化，得到导冷结构拓扑构型；其中，优化容差为0.001，最大迭代次数为100次。

6.一种基于拓扑优化的导冷结构设计装置，其特征在于，包括：

建立单元，用于建立轻量化模型和散热模型；其中，所述轻量化模型为导冷结构轻量化拓扑优化模型，所述散热模型为导冷结构散热拓扑优化模型；

确定单元，用于确定所述轻量化模型的优化条件，并确定所述散热模型的优化条件；

加权单元，用于按加权系数将所述轻量化模型和所述散热模型加权，得到多目标加权优化模型；

优化单元，用于对所述多目标加权优化模型进行多目标热力耦合拓扑优化，得到导冷结构拓扑构型；

校核单元，用于校核所述导冷结构拓扑构型是否满足设计指标；

若所述导冷结构拓扑构型不满足所述设计指标，返回所述优化单元执行所述对所述多目标加权优化模型进行多目标热力耦合拓扑优化，得到导冷结构拓扑构型，直至获得满足所述设计指标的导冷结构拓扑构型为止。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定单元确定所述轻量化模型的优化条件时，具体用于：

确定所述轻量化模型的拓扑优化域；

加载力学边界条件和热力耦合边界条件；

在材料属性中将杨氏模量、导热系数及热容乘以罚函数；

确定所述轻量化模型的约束条件和最小化总应变能的优化目标。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定单元确定所述散热模型的优化条件时，具体用于：

确定所述散热模型的拓扑优化域；

确定冷量输入端和冷量传输终端，加载温度场边界条件；

在材料属性中将导热系数和热容乘以罚函数；

确定所述散热模型的约束条件和最小化域内几何平均温度的优化目标。