王燕玲, 张发洋, 黄海涛

(上海无线电设备研究所,上海 201109)

0 引言

航天产品的结构轻量化要求较高,进行结构设计时,既要满足一定的强度和刚度要求,又要满足系统散热要求,保证功率器件不因过热失效或烧毁。随着电子组合发热功率不断增大,散热要求不断提高,壳体结构散热的拓扑优化成为研究热点。

热力场相对于一般的力场来说更加复杂。热载荷属于一种隐性力,取决于结构材料的分布,因此有效求解热传导结构一直是一个难题。拓扑优化通过设计热传导结构拓扑形式,使输入的热量迅速有效地传输到散热部位,从而保证结构具有较高的传热性能。国内外学者利用拓扑优化方法进行了热传导结构设计。陈拥平等[1]基于变密度法的散热结构拓扑优化方法对多种拓扑结构进行了设计;LI等[2]将渐进结构优化方法应用到热传导领域;鲁英春等[3]在材料属性的理性近似模型的基础上提出考虑载荷相关性的热传导结构优化方法;刘书田等[4]提出基于材料增加的渐进结构优化方法,讨论了该方法在热传导结构拓扑优化中的应用;ZHUANG 等[5]以固定时间间隔上温度梯度的积分为目标函数,研究了瞬态热传导结构的拓扑优化问题;GERSBORG-HANSEN 等[6]将有限体积法应用到稳态热传导结构优化问题的求解中,获得了最优的散热结构形式。

国内外学者在散热结构优化设计方面做了大量研究,形成了典型的拓扑优化结构,但同时考虑力学性能的散热结构拓扑优化研究较少。……