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本发明提供了一种考虑热源组件布局的热传导结构拓扑优化方法，其目的在于，通过确定拓扑优化模型中非重叠约束为避免任一热源组件与其他热源组件、设计域边界及热传导结构之间的干涉问题，以建立考虑热源组件布局的热传导结构的拓扑优化模型，最后进行密度过滤，采用移动渐近线法更新拓扑优化模型中设计变量，从而优化热传导结构的材料分布和热源组件的布局，由此解决热传导结构优化效率低的技术问题。

本发明公开了一种考虑热源组件布局的热传导结构拓扑优化方法，属于结构拓扑优化技术领域，所述方法包括：利用水平集函数描述各热源组件的几何形状，并将其映射成有限元网格上的密度场；建立考虑热源组件的材料插值模型以获取热传导结构的材料热传导系数，将热传导结构的密度场和热源组件的位置方向参数作为设计变量，设置材料体积约束和边界约束，将根据材料热传导系数对应的散热柔度最小作为目标函数，构建热传导结构的拓扑优化模型；其中，边界约束为任一热源组件与其他热源组件、设计域边界、热传导结构均不重叠；更新设计变量以优化热传导结构拓扑和热源组件布局。本发明得到的结构散热柔度更小，能有效提高热传导结构的散热性能。

拓扑优化方法因具有较高的设计自由度，可针对给定的设计空间实现尽可能好的散热效果，而广泛用于热传导结构设计。在许多工程结构系统中包含集成的功能组件，这些组件在工作时会产生过多的热量，造成局部温度过高或局部温升过大，从而影响组件的工作性能和系统的可靠性。因此，在设计散热结构时不但需要对热传导结构进行拓扑优化，还需要考虑热源组件布局优化，使结构散热性能得到提高。

华中科技大学（Huazhong University of Science and Technology），简称华中大、华科大 ，位于湖北省武汉市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0，是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地，为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

（1)本发明通过确定拓扑优化模型中非重叠约束为避免任一热源组件与其他热源组件、设计域边界及热传导结构之间的干涉问题，以建立考虑热源组件布局的热传导结构的拓扑优化模型，最后进行密度过滤，采用移动渐近线法更新拓扑优化模型中设计变量，从而优化热传导结构的材料分布和热源组件的布局。本发明对热源组件布局和热传导结构密度分布进行优化，较之传统的不优化热源组件布局得到的结构散热柔度更小，能有效提高热传导结构的散热性能。

(2)本发明使用水平集函数描述热源组件，并用Heaviside函数将热源组件映射为固定有限元网格上的密度场，引入的参数较少，且避免了优化过程中有限元网格的重划分。

(3)本发明提供的考虑热源组件的材料插值模型，可将多个热源组件和热传导结构的热传导系数联系起来，计算量较小，实现起来更简单。

(4)本发明采用密度过滤技术进行过滤，可有效避免结构优化过程中出现的棋盘格现象，使结构边界清晰。

本专利成果采用技术转让，技术入股，技术合作等成果转化方式，希望进一步实现该专利的有益效果，有兴趣皆可面议。