Topology optimized novel additively manufactured heat sink: Experiments and numerical simulations

散热片 拓扑优化 拓扑(电路) 传热 材料科学 努塞尔数 机械工程 机械 热力学 工程类 有限元法 物理 电气工程 雷诺数 湍流
作者
Jiuxin Ning,Xiaodong Wang,Hailong Huang,Shuhao Wang,Wentao Yan
出处
期刊:Energy Conversion and Management [Elsevier BV]
卷期号:286: 117024-117024 被引量:51
标识
DOI:10.1016/j.enconman.2023.117024
摘要

Topology optimization is an effective method for designing high-performance heat sinks with reduced weight and size. The integration of topology optimization with additive manufacturing technology can effectively leverage the benefits of topology optimization to enhance the design process. In this study, nine types of heat sinks are designed by density-based topology optimization and fabricated via the laser powder bed fusion technology. Three different optimization goals including the minimization of temperature variance, thermal compliance and the temperature difference between the heat source surface and side surfaces are considered in design configurations. We develop a high-fidelity computational fluid dynamics model to investigate the velocity and temperature distributions of the cooling fluid around various fins, and conduct the corresponding experiments to test the thermal performance of the developed heat sinks. The results show that topology optimized fins can significantly enhance heat transfer capability of the heat sink. As the cooling fluid velocity increases from 0.3 m/s to 1.9 m/s, topology optimized heat sinks exhibit superior thermal performance with the highest heat transfer coefficient of 305 W·m−2·K−1 and the highest Nusselt number of 202. This research proves the powerful capability of laser powder bed fusion technology on manufacturing novel peculiar fins and provides a theoretical and experimental guidance for novel compact heat sink in the future designs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
mojomars完成签到,获得积分10
刚刚
史克珍香发布了新的文献求助10
2秒前
HB完成签到,获得积分10
3秒前
HThree完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
清脆诗兰完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
hahaha完成签到,获得积分10
6秒前
YY完成签到,获得积分10
6秒前
Snowy完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
彭于晏应助xuyeqiao采纳,获得10
8秒前
8秒前
Lv完成签到,获得积分10
10秒前
秋作完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
冷艳的太君完成签到 ,获得积分10
11秒前
aaaa应助结实冰蓝采纳,获得10
12秒前
柴郡喵完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
忧伤的小天鹅完成签到 ,获得积分10
13秒前
如意的剑鬼完成签到,获得积分10
13秒前
105完成签到 ,获得积分0
14秒前
阿翼完成签到 ,获得积分10
14秒前
佳期如梦完成签到 ,获得积分10
15秒前
古月完成签到,获得积分10
15秒前
啊萌完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
Camellia完成签到 ,获得积分10
17秒前
杨涵完成签到 ,获得积分10
17秒前
18秒前
学者风范完成签到 ,获得积分10
19秒前
jiaojaioo完成签到,获得积分10
19秒前
哦哦完成签到,获得积分10
19秒前
不安的晓灵完成签到 ,获得积分10
20秒前
健壮的映秋完成签到,获得积分10
20秒前
仁爱的汉堡完成签到,获得积分10
21秒前
喜喜喜嘻嘻嘻完成签到 ,获得积分10
22秒前
坚强的安柏完成签到,获得积分10
22秒前
清新的易真完成签到,获得积分10
22秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Arthritis and Related Conditions, An Issue of Orthopedic Clinics 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7290798
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8909875
关于积分的说明 18857461
捐赠科研通 6958026
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3209161
关于科研通互助平台的介绍 2378959
邀请新用户注册赠送积分活动 2184904