模具冷却通道截面拓扑优化设计

摘要：

本文提出一种模具冷却通道截面设计的拓扑优化方法.根据直通道的特性建立等效的温度场模型,用均匀流体速度场代替湍流流速场,构建对流换热方程,并用第三类边界条件对流道入口温度边界进行描述.建立考虑热应力的热-力耦合模型,对模具结构的热机械性能进行描述.通过引入离散体过滤法得到含圆形通道的截面拓扑,并加入几何约束解决离散体法导致的相混问题.分别以模具表面的平均温度和位移均匀性为优化目标及约束条件,构建拓扑优化列式.通过平顶模具与U型模具设计实例,验证了本文方法的可行性.设计结果表明,本文方法能够得到清晰的拓扑结构,而且优化结果满足给定的管径、管间距及管到模面距离等尺寸约束.

关键词：通道冷却、离散体过滤、拓扑优化、几何约束、热流固耦合

所属期刊栏目：36

分类号：O343.6;TB121(固体力学)

资助基金：国家自然科学基金51705311,51790170;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室课题MSVZD201709

在线出版日期：2019-11-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：597-602