[发明专利]一种基于入口发展特性的微通道最小热阻结构优化方法

摘要

本发明公开了一种基于入口发展特性的微通道最小热阻结构优化方法，采用CFD方法，研究分析微通道入口效应对流体流动的影响：采用CFD方法，研究分析微通道入口效应对换热的影响：以CFD方法分析入口效应对流体流动与换热的影响为基础，考虑入口段流体流动与换热的影响因素；利用MATLAB进行编程计算，通过非线性整数规划进行求解，并在求解过程中对拉格朗日函数取二次近似，最终得到目标函数的最优解。在充分考虑了入口效应的基础上，基于流体流动入口效应特性、以最小热阻为优化目标、利用非线性整数规划方法，对微通道结构进行最优设计，更加符合实际情况。

主权项

一种基于入口发展特性的微通道最小热阻结构优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，采用CFD方法，研究分析微通道入口效应对流体流动的影响：在入口阶段流体流动未达到充分发展，其流动扰乱更为强烈，导致流体在入口段边界层减薄；步骤二，采用CFD方法，研究分析微通道入口效应对换热的影响：在入口阶段流体初始被加热，同时流体温度边界层在发展，流体对流换热在入口段更为强烈，因而换热微通道越短，整体平均换热系数越高；步骤三，以CFD方法分析入口效应对流体流动与换热的影响为基础，考虑入口段流体流动与换热的影响因素，利用最小二乘法原理进行多元线性回归分析，推导出微通道内流体在入口发展段的换热关联式；步骤四，通过热阻分析，传导热阻及热量热阻在质量流量和微通道结构尺寸一定时可以通过计算得到，仅需要对对流热阻进行优化分析，找到对流热阻的影响因素，并考虑制造工艺及设计限制制定约束条件；步骤五，利用MATLAB进行编程计算，通过非线性整数规划进行求解，并在求解过程中对拉格朗日函数取二次近似，最终得到目标函数的最优解。