Topology optimization of convective heat transfer by the lattice Boltzmann method

格拉肖夫数 自然对流 拓扑优化 格子Boltzmann方法 强迫对流 传热 对流换热 传热系数 机械 数学 有限元法 数学优化 拓扑(电路) 热力学 物理 努塞尔数 湍流 雷诺数 组合数学
作者
Ji‐Wang Luo,Li Chen,An He,Wen‐Quan Tao
出处
期刊:International Journal for Numerical Methods in Fluids [Wiley]
卷期号:95 (3): 421-452 被引量:11
标识
DOI:10.1002/fld.5153
摘要

Abstract Topology optimization (TO) is a dependable approach to obtain innovative designs with improved performance. This study presents a TO method based on the adjoint lattice Boltzmann method (ALBM) and the level set method which is developed for both one‐way coupled and two‐way coupled convective heat transfer problems. The adjoint lattice Boltzmann model for fully coupled natural convection system is derived, and the coupled solution strategy is applied in the ALBM. The forward model is validated by the finite element simulation, while the adjoint model and the sensitivity expression is validated by a finite difference check, and the whole TO method is validated by a typical pure fluid flow optimization problem given in the literature. The validated TO method is then applied to enhance the heat transfer of forced convection in a two‐dimensional open chamber, and the Pareto frontier of the bi‐objective optimization is further presented and the effects of the blockages at the inlet and outlet on the overall performance are revealed. Finally, the two‐dimensional natural convection process in a closed cavity is optimized, in which the effective heat transfer coefficient can be increased to 3.96 ∼ 6.11 times of that without the optimized design when the Grashof number ranges from 1.7 to 4.2 × 10 5 . Moreover, effects of Grashof number, porosity limitation and solid thermal diffusivity on the optimization results are analyzed in detail. Physically reasonable designs are obtained for both forced convection and natural convection systems under various parameter settings, demonstrating the effectiveness and robustness of the presented TO method.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
刚刚
还是你天天完成签到 ,获得积分10
1秒前
clientprogram应助an采纳,获得20
1秒前
lqllll完成签到,获得积分10
2秒前
Jiayou Zhang发布了新的文献求助10
2秒前
哥哥完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
小路小路一夜暴富完成签到,获得积分10
4秒前
yy完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
凌灵翎发布了新的文献求助10
5秒前
浮游应助MM采纳,获得10
5秒前
蒲曦发布了新的文献求助10
5秒前
CodeCraft应助HLL采纳,获得10
6秒前
6秒前
zhao_yuwen完成签到,获得积分20
7秒前
yurihuang发布了新的文献求助20
7秒前
丘比特应助梅梅采纳,获得10
7秒前
汉堡包应助wang采纳,获得10
8秒前
123发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
科研通AI6应助小李呀采纳,获得10
8秒前
海洋发布了新的文献求助10
8秒前
彭于晏应助哥哥采纳,获得10
10秒前
eanooo发布了新的文献求助10
11秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
11秒前
王东发布了新的文献求助10
11秒前
Bystander完成签到 ,获得积分10
11秒前
NVSK发布了新的文献求助30
12秒前
小马甲应助jiaxiangxia采纳,获得10
12秒前
上官若男应助雪白凡灵采纳,获得10
13秒前
13秒前
李琦完成签到 ,获得积分10
13秒前
pichuchu完成签到,获得积分20
14秒前
14秒前
15秒前
123完成签到,获得积分0
15秒前
搜集达人应助蒲曦采纳,获得10
16秒前
16秒前
奥老师给奥老师的求助进行了留言
18秒前
高分求助中
(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
Разработка технологических основ обеспечения качества сборки высокоточных узлов газотурбинных двигателей,2000 1000
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 510
ISO/IEC 24760-1:2025 Information security, cybersecurity and privacy protection — A framework for identity management 500
碳捕捉技术能效评价方法 500
Optimization and Learning via Stochastic Gradient Search 500
Nuclear Fuel Behaviour under RIA Conditions 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4693169
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4064087
关于积分的说明 12566095
捐赠科研通 3762348
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2077971
邀请新用户注册赠送积分活动 1106275
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 984687