CN111695216A - 一种桥接显隐拓扑描述的热流耦合结构设计方法 - Google Patents

Abstract

一种桥接显隐拓扑描述的热流耦合结构设计方法，以显式和隐式拓扑优化方法相结合的手段，实现对热流耦合结构的设计；依次对第一层热流耦合结构网络和第二层热流耦合结构网络进行设计，且在设计过程中将流体流动视为湍流状态，并将整个设计域运用达西模型进行简化，在优化设计过程中采用伴随方法求灵敏度，最后获得热流耦合结构最终布局，本发明使用达西流降阶有限元模型可以较好的模拟热流耦合结构内冷却液的流动，同时降低运算量，为迭代优化的实现创造可能。

Description

一种桥接显隐拓扑描述的热流耦合结构设计方法

技术领域

本发明属于热流耦合结构优化设计技术领域，具体涉及一种桥接显隐拓扑描述的热流耦合结构设计方法。

背景技术

随着电子设备的功能性和紧凑性的不断提高，随之而来的高热流已成为亟待解决的问题，为此设计师们提出了一些高性能的解决方案如石墨片、超薄微热管等，但是由于石墨片面外导热性差以及超薄微热管对于加工有着很高的要求，这些方法都没有得到大规模的使用。

液冷板热流耦合结构散热器由于具有较大的传热表面积，可以用气体或者液体冷却，近年来得到了广泛的应用。设计师们通过对热流耦合结构进行优化设计来提高其散热能力，然而依赖自身经验和直觉无法获得很好的优化结果，为此国内外同行也做了进一步研究，一些应用尺寸优化和拓扑优化的工作也有所报道。但是这些结果中应用尺寸优化的结果依旧过于简单，无法大幅度提高热流耦合结构的散热性能，而应用拓扑优化得到的结果又相对比较复杂，对于加工提出了很高的要求。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种桥接显隐拓扑描述的热流耦合结构设计方法，综合显式优化器设计变量少和顶层几何边界移动能力强的优势，以及隐式优化器变形能力强的特点，较好的完成对热流耦合结构的优化设计。

为达到上述目标，本发明采取的技术方案为：

一种桥接显隐拓扑描述的热流耦合结构设计方法，包括以下步骤：

1)定义设计工况：

以湍流为热流耦合结构内冷却液的设计工况，定义工程设计中2300为临界雷诺数；

2)确定设计变量：

取热流耦合结构所在的方形区域作为设计区域，根据设计需要给定入口速度和出口压力，采用桥接显隐的拓扑优化方式，设计变量包含两部分：显式优化器部分设计变量为顶层几何边界，每个边界包含起点坐标x、y，边界的长度2l，边界在起点、终点和中点的三个宽度2w₁、2w₂、2w₃共计7个变量，在设计区域均匀布置n个顶层几何边界，将其作为初始布局，此时共有7n个变量，将这些变量有序地存储到向量

中；隐式优化器部分设计变量为底层有限元网格单元，每个单元包含单元伪密度一个变量；将显式优化器优化结果投影到底层有限元网格上作为隐式优化器部分的初始布局，在设计区域中共有nelx×nely个网格单元，此时设计变量也为nelx×nely个，将这些变量有序的存储到向量

中；

3)确定目标函数——平均温度T_平均：

以热流耦合结构散热性能最佳为优化目标，将设计区域内有限元网格各个节点的平均温度降至最低设定为衡量散热性能的指标，命名为平均温度T_平均，平均温度T_平均即为关于设计变量的目标函数；

平均温度T_平均通过达西模型降阶有限元方法求解，具体求解如下：

强迫对流换热问题是一类流场和温度场存在强耦合性的流热耦合问题，其遵循的能量控制方程：

式中：ρ为液体或气体工质的密度，c_p为液体或气体工质的比热容，k为液体或气体工质的导热系数，u为液体或气体工质的速度场，T为区域Ω的温度场，Q为体积热源强度；

热流耦合结构内的冷却剂流动采用不可压缩稳态N-S方程来模拟:

式中：u为流体的速度场，P为流体的压力场，μ为流体的动力粘性系数，ρ为流体工质的密度，b为流体工质单位质量上的受力；

将强迫对流换热问题中流体的流动近似看作一种在多孔介质中的无粘流动，应用达西定律(Darcy’s law)对N-S方程进行简化，形成一种达西模型降阶有限元方法；

多孔介质中，流体的渗流遵循达西定律，其表达式为：

式中：u为流体的速度场，κ为多孔介质的渗透率，μ为流体的动力粘性系数，P为流体中的压力场；

将其插入不可压缩性条件，忽略体力项，得到：

插入对流换热方程得：

应用有限元法，将整个区域用有限元单元进行离散后，式(4)、式(5)、式(6)的有限元矩阵形式为：

K_pP＝f_p (7)

(K_t+C(P))T＝f_t (8)

式中：K_p是整体的渗透矩阵，K_t是整体的导热矩阵，P是压力场向量，T是温度场向量，f_p是压力载荷向量，f_t是热流载荷向量，C(P)是整体的对流矩阵，是压力场P的函数；式(7)、式(8)需要按顺序求解，即先要获得整体区域内的压力场P，然后才能求解整体区域内的温度场T；

整体的渗透矩阵K_p、导热矩阵K_t以及对流矩阵C(P)分别由以下的表达式获得：

式中：N_e是区域离散后包含的有限元单元数量，

是单元e的导热矩阵，

是单元e的渗透矩阵，c^e是单元e的对流矩阵，B是单元形函数N的梯度矩阵，

在计算温度场时，通过以下的简化迎风稳定项来修正单元的形函数，如下式：

式中：u_e是单元e的平均速度，u_e＝-Bp^e；

是单元e的平均速度的大小，h_e是单元的大小；

整体的压力载荷向量由式(13)获得，

整体的热流载荷向量由式(14)获得，

流体在流动中需要消耗的能量用入口与出口的压降表示，如式(15)：

由此，应用达西定律将强迫对流换热问题中流体的流动控制方程简化，得到一种不需要进行迭代就能计算出流场和温度场的有限元方法，称为达西模型降阶有限元方法，通过求解有限元温度场的平均值即为目标函数T_平均，其表达式如下：

式中：N是基网格包含的节点数，ones(1,N)是元素全是1的N维行向量；

4)确定约束函数：

4.1)体积约束函数：

显式优化器设计过程中，顶层几何边界通过Heaviside函数投影到底层网格上，设计域中的流体冷却通道的体积通过如下的表达式计算：

V＝∫_DH(φ(x,y))·dV (16)

式中：D表示设计域，H是Heaviside函数，φ是结构整体的水平集函数，将优化中流体冷却通道的体积限制写成比率的形式，表示为：

式中：β₀是流体冷却通道的体积上限，β₀＝V_max/V_D，V_D是设计域的总体积；

隐式优化器设计过程中，设计变量为底层网格单元的伪密度，设计域中的流体冷却通道的体积通过如下的表达式计算：

式中：

为储存网格单元伪密度信息的向量，将优化中流体冷却通道的体积限制写成比率的形式，表示为：

4.2)压降约束函数：

确定目标函数时对于流场已经进行了计算，流体冷却通道入口与出口间压降的计算如下：

式中：N₂为流体冷却通道入口边界Γ₂上包含的节点数，N₁为流体冷却通道出口边界Γ₁上包含的节点数；优化中，为了保证流体冷却通道具有好的流通性，要对流体冷却通道入口与出口间的压降ΔP添加约束：

式中：ΔP^*是限定的压降约束值；

5)数学优化模型：

为设计热流耦合结构，建立数学优化模型如下：

式中：V＝(v₁、v₂、v₃……，v_n]为设计变量，n为设计变量的个数，I为目标函数，V的体积比例上限设为V_max,U为V中所有值的集合；

6)优化过程：

步骤6.1：显式优化器部分初始化，首先设定设计域的大小和边界条件，并对显式优化器设计变量赋初始值和上下限；

步骤6.2：显式优化器优化，通过改变顶层几何描述的七个参数实现，在优化的第i步，控制变量

决定了热流耦合结构中流体冷却通道的宽度、长度和倾斜角度；运用MMA求解器来评估结构的响应和相关的目标函数值，利用伴随方法进行灵敏度分析，更新设计变量；最大迭代次数设置为100，当迭代结果收敛时，显示物理场，并对结果进行分析；

步骤6.3：隐式优化器优化，将显式优化器优化收敛后的结果投影到底层有限元网格上，即获得隐式优化器的初始构型；设计域的尺寸和边界条件以及固体和液体材料的属性和显式优化器完全一致，同样的采用MMA求解器来评估响应和相关的目标函数值，利用伴随法进行灵敏度分析，更新设计变量，最大迭代次数设置为1500，当迭代结果收敛时，显示物理场，并对结果进行分析；

7)适应性处理：按照生产工艺要求圆整热流耦合结构布局，从而获得其最终布局。

为适应不同设计需求，使用时并不局限于所述的约束及优化目标，设计者能够以温度方差，火积等为优化目标，也能够设置多目标函数，将出入口压降和平均温度同时设置为目标函数，通过设置两者比重来进行优化设计；本方法旨在提供桥接显隐拓扑描述的热流耦合结构优化设计思路，其它评价方法通过有限元计算获得。

本发明的有益效果为：

由于本发明可以充分利用显式优化器和隐式优化器的优势，前期使用显式优化器运算量相对较小，后期使用隐式优化器变形能力强，优化结果精细，可加工性好，这两点优于同类流体模拟软件；由于本发明将热流耦合结构内流体流动视为湍流，采用达西模型进行简化近似，所以可以较好地模拟热流耦合结构内流体的流动，同时由于湍流度越高，对流换热系数越大，因此未来热流耦合结构的发展也一定是朝着湍流度更好的方向进行，而湍流度越高，简化带来的误差越小。本发明方法可以进一步扩展，更改目标函数和约束条件，如目标函数设为温度方差，火积，将温度和压降同时设置为目标函数，这些扩展帮助本方法适应不同的设计需求，同时本方法还可以拓展到更大的尺寸，湍流模型在大尺寸下适应性更好。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明实施例的三维剖视模型。

图3为本发明实施例中第一层热流耦合结构初始设置。

图4为本发明实施例中第二层热流耦合结构初始设置。

图5为本发明实施例中第一层热流耦合结构设计过程图。

图6为本发明实施例中第二层热流耦合结构设计过程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，实施例采用分层方形热流耦合结构。

参照图1，一种桥接显隐拓扑描述的热流耦合结构设计方法，包括以下步骤：

1)定义设计工况：

由于高湍流度下热流耦合结构内对流换热系数更大，更有利于散热，所以本实施例以湍流为热流耦合结构内冷却液的设计工况，定义工程设计中常用的2300为临界雷诺数，参照图2，本实施例研究中心射流分层液冷板热流耦合结构，冷却液从第一层热流耦合结构中心流入，流经第一层和第二层热流耦合结构后从第二层热流耦合结构中心流出，热流耦合结构尺寸为20mm×20mm，每一层热流耦合结构厚度为0.6mm；

2)确定设计变量：

参照图3、图4，取热流耦合结构所在的方形区域作为设计区域，根据设计需要给定入口速度和出口压力，采用桥接显隐的拓扑优化方式，设计变量包含两部分，显式优化器部分设计变量为顶层几何边界，每个边界包含起点坐标x、y，边界的长度2l，边界在起点、终点和中点的三个宽度2w₁、2w₂、2w₃共计7个变量，在设计区域均匀布置93个显式优化器顶层几何边界，将其作为初始布局，此时共有651个变量，将这些变量有序地存储到向量

中；隐式优化器部分设计变量为底层有限元网格单元，每个单元包含单元伪密度一个变量；将显式优化器优化结果投影到有限元网格上作为隐式优化器部分的初始布局，在设计区域中共有200×200个网格单元，此时设计变量为40000个，将这些变量有序的存储到向量

中；

3)确定目标函数——平均温度T_平均：

以热流耦合结构散热性能最佳为优化目标，将设计区域内有限元网格各个节点的平均温度降至最低设定为衡量散热性能的指标，命名为平均温度T_平均，平均温度T_平均即为关于设计变量的目标函数；

平均温度T_平均通过达西模型降阶有限元方法求解，具体求解如下：

强迫对流换热问题是一类流场和温度场存在强耦合性的流热耦合问题，其遵循的能量控制方程：

式中：ρ为液体(或气体)工质的密度，c_p为液体(或气体)工质的比热容，k为液体(或气体)工质的导热系数，_u为液体(或气体)工质的速度场，T为区域Ω的温度场，Q为体积热源强度；

热流耦合结构内的冷却剂流动采用不可压缩稳态N-S方程来模拟:

式中：u为流体的速度场，P为流体的压力场，μ为流体的动力粘性系数，ρ为流体工质的密度，b为流体工质单位质量上的受力；

对流扩散方程和N-S方程具有很强的非线性，除了一些特殊的简单情形外，很难得到其解析解，为了能够以一种低成本但足够精确的方式对强迫对流换热问题中对流-扩散方程和N-S方程进行求解，将强迫对流换热问题中流体的流动近似看作一种在多孔介质中的无粘流动，从而应用达西定律(Darcy’s law)对N-S方程进行简化，形成一种达西模型降阶有限元方法；

多孔介质中，流体的渗流遵循达西定律，其表达式为：

式中：u为流体的速度向量，κ为多孔介质的渗透率，μ为流体的动力粘性系数，P为流体中的压力场；

将其插入不可压缩性条件，忽略体力项，可得到：

插入对流换热方程可得：

应用有限元法，将整个区域用有限元单元进行离散后，式(4)、式(5)、式(6)的有限元矩阵形式为：

K_pP＝f_p (7)

(K_t+C(P))T＝f_t (8)

式中：K_p是整体的渗透矩阵，K_t是整体的导热矩阵，P是压力场向量，T是温度场向量，f_p是压力载荷向量，f_t是热流载荷向量，C(P)是整体的对流矩阵，是压力场P的函数；式(7、8)需要按顺序求解，即先要获得整体区域内的压力场P，然后才能求解整体区域内的温度场T；

整体的渗透矩阵K_p、导热矩阵K_t以及对流矩阵C(P)分别由以下的表达式获得：

式中：N_e是区域离散后包含的有限元单元数量，

是单元e的导热矩阵，

是单元e的渗透矩阵，c^e是单元e的对流矩阵，B是单元形函数N的梯度矩阵，

在对流换热中，对流交换的热量占了大部，因此在计算温度场时，通过以下的简化迎风稳定项来修正单元的形函数，如下式：

式中：u_e是单元e的平均速度，u_e＝-Bp^e，

是单元e的平均速度的大小，h_e是单元的大小；

整体的压力载荷向量可以由式(13)获得，

整体的热流载荷向量可以由式(14)获得，

流体在流动中需要消耗的能量可以用入口与出口的压降表示，如式(15)：

由此，应用达西定律将强迫对流换热问题中流体的流动控制方程简化，可以得到一种不需要进行迭代就能计算出流场和温度场的有限元方法，称为达西模型降阶有限元方法，通过求解有限元温度场的平均值即为目标函数T_平均，其表达式如下：

式中：40401是基网格包含的节点数，ones(1,40401)是元素全是1的40401维行向量；

4)确定约束函数：

4.1)体积约束函数：

优化设计过程中加入流体体积约束函数，并设定约束值为40％，具体计算如下：

显式优化器设计过程中，顶层几何边界通过Heaviside函数投影到底层网格上，设计域中的流体冷却通道的体积可以通过如下的表达式计算：

V＝∫_DH(φ(x,y))·dV (16)

式中：D表示设计域，H是Heaviside函数，φ是结构整体的水平集函数，将优化中流体冷却通道的体积限制写成比率的形式，可以表示为：

式中：40％是流体冷却通道的体积上限，40％＝V_max/V_D；V_D是设计域的总体积；

隐式优化器设计过程中，设计变量为底层网格单元的伪密度，设计域中的流体冷却通道的体积可以通过如下的表达式计算：

式中：

为储存网格单元伪密度信息的向量，将优化中流体冷却通道的体积限制写成比率的形式，可以表示为：

4.2)压降约束函数：

优化设计过程中加入流体压降约束函数，并设定约束值为1.6Pa，具体计算如下：

流体冷却通道入口与出口间压降的计算如下：

式中：N₂为流体冷却通道入口边界Γ₂上包含的节点数，N₁为流体冷却通道出口边界Γ₁上包含的节点数；优化中，为了保证流体冷却通道具有好的流通性，要对流体冷却通道入口与出口间的压降ΔP添加约束：

式中：1.6是限定的压降约束值；

5)数学优化模型：

为设计热流耦合结构，建立数学优化模型如下：

式中：V＝(v₁、v₂、v₃……，v_n]为设计变量，n为设计变量的个数，I为目标函数，V的体积比例上限设为V_max,U为V中所有值的集合；

6)优化过程：

步骤6.1：显式优化器部分初始化，首先设定设计域的大小和边界条件，并对显式优化器顶层几何边界赋初始值和上下限；

步骤6.2：显式优化器优化，通过改变顶层几何边界的七个参数实现，在优化的第i步，控制变量

决定了热流耦合结构布局的宽度、长度和倾斜角度；运用移动渐近线(MMA)优化器来评估结构的响应和相关的目标函数值，利用伴随方法进行灵敏度分析，更新设计变量；最大迭代次数设置为100，当迭代结果收敛时，显示一些重要的物理场，并对结果进行分析；

步骤6.3：隐式优化器优化，将显式优化器优化收敛后的结果投影到底层有限元网格上，即获得隐式优化器的初始构型；设计域的尺寸和边界条件以及固体和液体材料的属性和显式优化器完全一致，同样的采用MMA求解器来评估响应和相关的目标函数值，利用伴随法进行灵敏度分析，更新设计变量，最大迭代次数设置为1500，当迭代结果收敛时，得到设计结果，参照图5、图6，左侧大图为完整版设计结果，右侧上部分为显式优化器在不同迭代步数下的优化结果，右侧下部分为隐式优化器在不同迭代步数下的优化结果，显示物理场，并对结果进行分析；

7)适应性处理：按照生产工艺要求圆整热流耦合结构布局，从而获得其最终布局。

Claims (2)

1.一种桥接显隐拓扑描述的热流耦合结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)定义设计工况：

以湍流为热流耦合结构内冷却液的设计工况，定义工程设计中2300为临界雷诺数；

2)确定设计变量：

取热流耦合结构所在的方形区域作为设计区域，根据设计需要给定入口速度和出口压力，采用桥接显隐的拓扑优化方式，设计变量包含两部分：显式优化器部分设计变量为顶层几何边界，每个边界包含起点坐标x、y，边界的长度2l，边界在起点、终点和中点的三个宽度2w₁、2w₂、2w₃共计7个变量，在设计区域均匀布置n个顶层几何边界，将其作为初始布局，此时共有7n个变量，将这些变量有序地存储到向量

中；隐式优化器部分设计变量为底层有限元网格单元，每个单元包含单元伪密度一个变量；将显式优化器优化结果投影到底层有限元网格上作为隐式优化器部分的初始布局，在设计区域中共有nelx×nely个网格单元，此时设计变量也为nelx×nely个，将这些变量有序的存储到向量

中；

3)确定目标函数——平均温度T_平均：

以热流耦合结构散热性能最佳为优化目标，将设计区域内有限元网格各个节点的平均温度降至最低设定为衡量散热性能的指标，命名为平均温度T_平均，平均温度T_平均即为关于设计变量的目标函数；

平均温度T_平均通过达西模型降阶有限元方法求解，具体求解如下：

强迫对流换热问题是一类流场和温度场存在强耦合性的流热耦合问题，其遵循的能量控制方程：

式中：ρ为液体或气体工质的密度，c_p为液体或气体工质的比热容，k为液体或气体工质的导热系数，u为液体或气体工质的速度场，T为区域Ω的温度场，Q为体积热源强度；

热流耦合结构内的冷却剂流动采用不可压缩稳态N-S方程来模拟:

式中：u为流体的速度场，P为流体的压力场，μ为流体的动力粘性系数，ρ为流体工质的密度，b为流体工质单位质量上的受力；

将强迫对流换热问题中流体的流动近似看作一种在多孔介质中的无粘流动，应用达西定律(Darcy’s law)对N-S方程进行简化，形成一种达西模型降阶有限元方法；

多孔介质中，流体的渗流遵循达西定律，其表达式为：

式中：u为流体的速度场，κ为多孔介质的渗透率，μ为流体的动力粘性系数，P为流体中的压力场；

将其插入不可压缩性条件，忽略体力项，得到：

插入对流换热方程得：

应用有限元法，将整个区域用有限元单元进行离散后，式(4)、式(5)、式(6)的有限元矩阵形式为：

K_pP＝f_p (7)

(K_t+C(P))T＝f_t (8)式中：K_p是整体的渗透矩阵，K_t是整体的导热矩阵，P是压力场向量，T是温度场向量，f_p是压力载荷向量，f_t是热流载荷向量，C(P)是整体的对流矩阵，是压力场P的函数；式(7)、式(8)需要按顺序求解，即先要获得整体区域内的压力场P，然后才能求解整体区域内的温度场T；

整体的渗透矩阵K_p、导热矩阵K_t以及对流矩阵C(P)分别由以下的表达式获得：

式中：N_e是区域离散后包含的有限元单元数量，

是单元e的导热矩阵，

是单元e的渗透矩阵，c^e是单元e的对流矩阵，B是单元形函数N的梯度矩阵，

在计算温度场时，通过以下的简化迎风稳定项来修正单元的形函数，如下式：

式中：u_e是单元e的平均速度，u_e＝-Bp^e；

是单元e的平均速度的大小，h_e是单元的大小；

整体的压力载荷向量由式(13)获得，

整体的热流载荷向量由式(14)获得，

流体在流动中需要消耗的能量用入口与出口的压降表示，如式(15)：

由此，应用达西定律将强迫对流换热问题中流体的流动控制方程简化，得到一种不需要进行迭代就能计算出流场和温度场的有限元方法，称为达西模型降阶有限元方法，通过求解有限元温度场的平均值即为目标函数T_平均，其表达式如下：

式中：N是基网格包含的节点数，ones(1,N)是元素全是1的N维行向量；

4)确定约束函数：

4.1)体积约束函数：

显式优化器设计过程中，顶层几何边界通过Heaviside函数投影到底层网格上，设计域中的流体冷却通道的体积通过如下的表达式计算：

V＝∫_DH(φ(x,y))·dV (16)

式中：D表示设计域，H是Heaviside函数，φ是结构整体的水平集函数，将优化中流体冷却通道的体积限制写成比率的形式，表示为：

式中：β₀是流体冷却通道的体积上限，β₀＝V_max/V_D，V_D是设计域的总体积；

隐式优化器设计过程中，设计变量为底层网格单元的伪密度，设计域中的流体冷却通道的体积通过如下的表达式计算：

式中：

为储存网格单元伪密度信息的向量，将优化中流体冷却通道的体积限制写成比率的形式，表示为：

4.2)压降约束函数：

确定目标函数时对于流场已经进行了计算，流体冷却通道入口与出口间压降的计算如下：

式中：N₂为流体冷却通道入口边界Γ₂上包含的节点数，N₁为流体冷却通道出口边界Γ₁上包含的节点数；优化中，为了保证流体冷却通道具有好的流通性，要对流体冷却通道入口与出口间的压降ΔP添加约束：

式中：ΔP^*是限定的压降约束值；

5)数学优化模型：

为设计热流耦合结构，建立数学优化模型如下：

式中：V＝(v₁、v₂、v₃……，v_n]为设计变量，n为设计变量的个数，I为目标函数，V的体积比例上限设为V_max,U为V中所有值的集合；

6)优化过程：

步骤6.1：显式优化器部分初始化，首先设定设计域的大小和边界条件，并对显式优化器设计变量赋初始值和上下限；

步骤6.2：显式优化器优化，通过改变顶层几何描述的七个参数实现，在优化的第i步，控制变量

决定了热流耦合结构中流体冷却通道的宽度、长度和倾斜角度；运用MMA求解器来评估结构的响应和相关的目标函数值，利用伴随方法进行灵敏度分析，更新设计变量；最大迭代次数设置为100，当迭代结果收敛时，显示物理场，并对结果进行分析；

步骤6.3：隐式优化器优化，将显式优化器优化收敛后的结果投影到底层有限元网格上，即获得隐式优化器的初始构型；设计域的尺寸和边界条件以及固体和液体材料的属性和显式优化器完全一致，同样的采用MMA求解器来评估响应和相关的目标函数值，利用伴随法进行灵敏度分析，更新设计变量，最大迭代次数设置为1500，当迭代结果收敛时，显示物理场，并对结果进行分析；

7)适应性处理：按照生产工艺要求圆整热流耦合结构布局，从而获得其最终布局。

2.根据权利要求1所述的一种桥接显隐拓扑描述的热流耦合结构设计方法，其特征在于：为适应不同设计需求，使用时并不局限于所述的约束及优化目标，设计者能够以温度方差、火积为优化目标，也能够设置多目标函数，将出入口压降和平均温度同时设置为目标函数，通过设置两者比重来进行优化设计。

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