CN111883216B - 一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法及系统，该方法包括以下步骤：获取结构产品的热环境以及热输入特性；根据热环境以及热输入特性确定结构产品的一维热传导特定方向；获取结构产品的密度、比热容以及导热率；定义结构产品发生尺寸变化的区域为非基准尺寸区域；将非基准尺寸的区域沿尺寸变化方向进行体积切割，得到多个特征区域；对各个特征区域的尺寸设置为与基准尺寸区域的尺寸大小相同；根据非基准尺寸区域的尺寸变化方向与一维热传导方向的相对关系来对各个特征区域的材料属性进行优化；按照上述特征区域的材料属性优化后的结构产品的几何体进行网格划分，有效避免了小尺寸结构特征导致的网格数量激增与网格质量畸变。
Description
技术领域
本发明涉及材料属性优化领域。更具体地，涉及一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法及系统。
背景技术
热控仿真是一种被普遍应用的热控设计方法。为确保仪器设备温度在不同工况下满足热控设计要求，人们通常使用有限元仿真技术对仪器设备在工作过程中进行仿真。仪器设备工作时热传导、热对流、热辐射的热通量通常是随时间变化的，但不同的传热方式、不同的时间参数都施加在网格单元体或网格节点上，然后再依据不同的仿真算法进行仿真计算。
因此仪器设备的热控仿真是一个基于网格的计算过程。在确保热控仿真结果高可靠性的基础上，一方面需要尽量降低网格单元体数量，进而有效地提升运算效率；另一方面需要避免畸变网格，进而避免残差收敛性发散导致计算无效。
目前，结构特征尺寸变化区域是以上两类问题的重点区域，该类型区域可划分为两种情况：第一种是结构特征尺寸变化方向与主要一维热传导方向相同，典型结构为薄壳结构件厚度变化区域；第二种是结构特征尺寸变化方向与主要一维热传导方向垂直，典型结构为设备支架流/固界面大尺寸差异区域。下面分别针对两种典型结构进行技术介绍。
薄壳结构件主要热传导方向为表面垂直方向，即主要通过薄壳结构件两侧温度差进行一维热传导，常用于设备包覆外壳和空间流体划分外壳，前者主要通过热传导影响温度分布，热载荷施加在固体网格，后者主要通过热传导、热对流影响温度分布，热载荷施加在固体、流体网格。薄壳结构件厚度变化区域通过以下三个方面影响模型网格尺寸：厚度较薄区域需要更小尺寸网格匹配；受限于网格增长速率，厚度较厚区域必须以一定速率减小网格尺寸以匹配厚度较小区域；同理固体附近的流体网格也需要减少自身网格尺寸以匹配变化区域。三者共同作用导致仿真过程相同几何体积需要更小的网格尺寸，即更多的网格数量。
设备支架流/固界面大尺寸差异区域，主要传热方式为通过设备支架横截面垂直方向的温度差进行一维热传导，特备是遍布于流体内部的设备支架。由于设备支架横截面与周围流体存在较大的几何尺寸差异，从而限制相应流体网格尺寸。不同的几何分布产生不同的网格尺寸影响，特别是设备支架遍布流体区域的情况下，流体区域整体网格尺寸必须降低以确保与不同设备支架网格匹配，最终导致固体网格数量稳定的情况下，大量增加流体网格数量。
以上情况极大程度上增加网格数量从而降低仿真效率。伴随仿真算法耦合、跨软件联动仿真等专业趋势发展，结构特征尺寸变化区域是网格奇异点、网格碎片化等重点网格畸变区域。特别是体网格畸变区域引发的残差发散问题，即使花费大量人工进行网格修补也难以确保仿真残差收敛、结果可靠。
发明内容
为解决背景技术中所提出的技术问题中的至少一个，本发明提供了一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法及系统。
本发明第一方面提供一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法，包括以下步骤：
获取结构产品的热环境以及热输入特性；
根据所述热环境以及热输入特性确定所述结构产品的一维热传导特定方向；
获取所述结构产品的密度、比热容以及导热率；
定义所述结构产品发生尺寸变化的区域为非基准尺寸区域；
将所述非基准尺寸的区域沿尺寸变化方向进行体积切割，得到多个特征区域；
对各个所述特征区域的尺寸设置为与基准尺寸区域的尺寸大小相同；
根据所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向与一维热传导方向的相对关系来对各个所述特征区域的材料属性进行优化；
按照上述特征区域的材料属性优化后的结构产品的几何体进行网格划分。
在一个具体实施例中，
所述对各个所述特征区域的尺寸设置为与基准尺寸区域的尺寸大小包括：
对各个所述特征区域在尺寸变化方向进行几何拉伸操作或几何填充操作，以使得各个所述特征区域的尺寸设置为与所述基准尺寸的尺寸大小。
在一个具体实施例中，
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向与一维热传导方向的相对关系包括：
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向；
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向。
在一个具体实施例中，
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向时，对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρp＝ρ0；
Cp＝C0/(Lnb/Lna)；
λp＝λ0×(Lnb/Lna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，λp所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)；Lna为序号为n的特征区域优化前的尺寸，单位m，Lnb为序号为n的特征区域优化后的尺寸，单位m。
在一个具体实施例中，
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向时，对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρc＝ρ0/(Snb/Sna)；
Cc＝C0；
λc＝λ0/(Snb/Sna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，Sna为序号为n的特征区域优化前的横截面面积，Snb为序号为n的特征区域优化后的横截面面积。
本发明第二方面提供一种用于执行上述基于材料属性优化的仿真网格划分方法的系统，包括：
第一获取模块，用于获取结构产品的热环境以及热输入特性；
热传导特定方向确定模块，用于根据所述结构产品的热环境以及热输入特性确定所述结构产品的一维热传导特定方向；
第二获取模块，用于获取结构产品的密度、比热容以及导热率；
区域划分模块，用于将所述结构产品发生尺寸变化的区域划分为非基准尺寸区域，未发生尺寸变化的区域划分为基准尺寸区域；
体积切割模块，用于将所述非基准尺寸的区域沿尺寸变化方向进行体积切割，得到多个特征区域；
尺寸设置模块，用于将各个所述特征区域的尺寸设置为与基准尺寸区域的尺寸大小相同；
材料属性优化模块，用于根据所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向与一维热传导方向的相对关系来对各个所述特征区域的材料属性进行优化；
网格划分模块，用于按照上述特征区域的材料属性优化后的结构产品的几何体进行网格划分。
在一个具体实施例中，所述尺寸设置模块对各个所述特征区域在尺寸变化方向进行几何拉伸操作或几何填充操作，以使得各个所述特征区域的尺寸设置为与所述基准尺寸的尺寸大小。
在一个具体实施例中，
所述用于根据所述结构产品的热环境以及热输入特性确定所述结构产品的一维热传导特定方向包括：
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向；
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向。
在一个具体实施例中，
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向时，所述材料属性优化模块对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρp＝ρ0；
Cp＝C0/(Lnb/Lna)；
λp＝λ0×(Lnb/Lna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，λp所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)；Lna为序号为n的特征区域优化前的尺寸，单位m，Lnb为序号为n的特征区域优化后的尺寸，单位m。
在一个具体实施例中，
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向时，所述材料属性优化模块对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρc＝ρ0/(Snb/Sna)；
Cc＝C0；
λc＝λ0/(Snb/Sna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，Sna为序号为n的特征区域优化前的横截面面积，Snb为序号为n的特征区域优化后的横截面面积。
本发明的有益效果如下：
本发明中提出的一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法及系统可以有效避免目前普遍存在的结构特征尺寸变化区域，特别是大量局部小尺寸结构特征、以特定方向一维热传导为主的热控仿真网格划分问题。在明确结构特征尺寸变化方向与主要一维热传导方向之间关系的基础上，新的材料属性优化方法和几何优化可以去除热控仿真过程中存在的结构特征尺寸变化区域。这种方法符合相关热控仿真理论，有效避免了小尺寸结构特征导致的网格数量激增与网格质量畸变，避免仿真残差发散，确保仿真结果可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本发明实施例提供的基于材料属性优化的仿真网格划分方法流程图。
图2示出本发明实施例提供的结构产品示意图。
图3示出本发明实施例提供的结构产品正视图。
图4示出本发明实施例提供的优化前特征区域分布几何图。
图5示出本发明实施例提供的优化前特征区域分布网格图。
图6示出本发明实施例提供的优化后特征区域分布几何图。
图7示出本发明实施例提供的优化后特征区域分布网格图。
图8示出本发明实施例提供的用于执行基于材料属性优化的仿真网格划分方法的系统结构图。
附图标记：1、罩体；2、设备支架；3、特征区域(1)；4、特征区域(2)；5、特征区域(3)；7、特征区域(4)。
具体实施方式
为使本发明的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图1所示，一方面，本发明实施例提供一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法，包括以下步骤：
获取结构产品的热环境以及热输入特性；
根据所述热环境以及热输入特性确定所述结构产品的一维热传导特定方向，存在以下两种情况：
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向；
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向；
获取所述结构产品的密度、比热容以及导热率；
定义所述结构产品发生尺寸变化的区域为非基准尺寸区域；
将所述非基准尺寸的区域沿尺寸变化方向进行体积切割，得到多个特征区域；
对各个所述特征区域的尺寸设置为与基准尺寸区域的尺寸大小相同，对各个所述特征区域在尺寸变化方向进行几何拉伸操作或几何填充操作，以使得各个所述特征区域的尺寸设置为与所述基准尺寸的尺寸大小；
根据所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向与一维热传导方向的相对关系来对各个所述特征区域的材料属性进行优化；
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向时，对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρp＝ρ0；
Cp＝C0/(Lnb/Lna)；
λp＝λ0×(Lnb/Lna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，λp所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)；Lna为序号为n的特征区域优化前的尺寸，单位m，Lnb为序号为n的特征区域优化后的尺寸，单位m；
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向时，对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρc＝ρ0/(Snb/Sna)；
Cc＝C0；
λc＝λ0/(Snb/Sna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，Sna为序号为n的特征区域优化前的横截面面积，Snb为序号为n的特征区域优化后的横截面面积；
按照上述特征区域的材料属性优化后的结构产品的几何体进行网格划分。
在一个具体实施例中，
以某一包含变厚度罩体1和变截面设备支架2的产品在空气中的热控分析为例，详细阐述本发明中给出的一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法，产品结构如图2所示，图3示出该产品结构的正视图，后续示意图以图3为参照基准。
进行热控仿真分析的软件类型较多，本例使用ANSYS软件中的SCDM模型进行几何优化，使用FLUENT模块进行材料属性修订与网格划分。
首先分析该产品的热环境、热输入特性，明确主要一维热传导特定方向。
一般情况下，将设备支架2作为力学承载件，其在热学领域主要意义为通过垂直于横截面的热传导进行热控；将罩体1作为隔离内外流体的结构件，其在热学领域主要意义为通过垂直于罩体1表面方向的传热对内外流体进行热量交换，在罩体1与设备支架2接触部位，罩体1也负责对设备支架2与外流体进行热量交换。
按照传统的仿真方法建立热控模型，包括罩体1、设备支架2、设备和罩体1内空气等固体、流体。
进而按照本发明定义确定基准材料、基准尺寸、各个“特征区域”与原始状态网格划分，如图4与图5所示，
其中，特征区域(1)3几何优化前后参数对应为L1a与L1b；
特征区域(2)4几何优化前后参数对应为L2a与L2b；
特征区域(3)5几何优化前后参数对应为S3a与S3b；
特征区域(4)6几何优化前后参数对应为S4a与S4b；
可见网格数量在结构特征尺寸变化区域增多。
基准尺寸以尽量减少几何优化为原则，基准材料重点关注密度、比热容和热导率。
其次进行几何优化，并记录各个“特征区域”Lna和Lnb、Sna和Snb，修订后几何如图6所示，修订后网格划分如图7所示，需要注意的是部分Sna和Snb对应的形状存在差异，需以基准尺寸为主。
最后依据本发明所定义的公式，对各个“特征区域”的材料进行属性优化，如表1所示：
表1各个“特征区域”材料属性优化结果
优化后的材料属性在后续仿真流程-材料属性定义中进行提现，其他仿真参数，如初时条件、边界条件等不需要修改，继续正常仿真流程即可，将按照以上材料属性修改的几何体进行网格划分，解决相应的网格划分问题。
如图8所示，另一方面，本发明实施例提供一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法，包括用于执行上述基于材料属性优化的仿真网格划分方法的系统，包括：
第一获取模块，用于获取结构产品的热环境以及热输入特性；
热传导特定方向确定模块，用于根据所述结构产品的热环境以及热输入特性确定所述结构产品的一维热传导特定方向，存在以下两种情况：
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向；
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向；
第二获取模块，用于获取结构产品的密度、比热容以及导热率；
区域划分模块，用于将所述结构产品发生尺寸变化的区域划分为非基准尺寸区域，未发生尺寸变化的区域划分为基准尺寸区域；
体积切割模块，用于将所述非基准尺寸的区域沿尺寸变化方向进行体积切割，得到多个特征区域；
尺寸设置模块，用于将各个所述特征区域的尺寸设置为与基准尺寸区域的尺寸大小相同，对各个所述特征区域在尺寸变化方向进行几何拉伸操作或几何填充操作，以使得各个所述特征区域的尺寸设置为与所述基准尺寸的尺寸大小；
材料属性优化模块，用于根据所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向与一维热传导方向的相对关系来对各个所述特征区域的材料属性进行优化；
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向时，所述材料属性优化模块对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρp＝ρ0；
Cp＝C0/(Lnb/Lna)；
λp＝λ0×(Lnb/Lna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，λp所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)；Lna为序号为n的特征区域优化前的尺寸，单位m，Lnb为序号为n的特征区域优化后的尺寸，单位m。
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向时，所述材料属性优化模块对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρc＝ρ0/(Snb/Sna)；
Cc＝C0；
λc＝λ0/(Snb/Sna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，Sna为序号为n的特征区域优化前的横截面面积，Snb为序号为n的特征区域优化后的横截面面积
网格划分模块，用于按照上述特征区域的材料属性优化后的结构产品的几何体进行网格划分。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (6)
1.一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取结构产品的热环境以及热输入特性；
根据所述热环境以及热输入特性确定所述结构产品的一维热传导特定方向；
获取所述结构产品的密度、比热容以及导热率；
定义所述结构产品发生尺寸变化的区域为非基准尺寸区域；
将所述非基准尺寸的区域沿尺寸变化方向进行体积切割，得到多个特征区域；
对各个所述特征区域的尺寸设置为与基准尺寸区域的尺寸大小相同；
根据所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向与一维热传导方向的相对关系来对各个所述特征区域的材料属性进行优化；
按照上述特征区域的材料属性优化后的结构产品的几何体进行网格划分；
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向时，对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρp＝ρ0；
Cp＝C0/(Lnb/Lna)；
λp＝λ0×(Lnb/Lna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，λp所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)；Lna为序号为n的特征区域优化前的尺寸，单位m，Lnb为序号为n的特征区域优化后的尺寸，单位m；
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向时，对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρc＝ρ0/(Snb/Sna)；
Cc＝C0；
λc＝λ0/(Snb/Sna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，Sna为序号为n的特征区域优化前的横截面面积，Snb为序号为n的特征区域优化后的横截面面积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述对各个所述特征区域的尺寸设置为与基准尺寸区域的尺寸大小包括：
对各个所述特征区域在尺寸变化方向进行几何拉伸操作或几何填充操作，以使得各个所述特征区域的尺寸设置为与所述基准尺寸的尺寸大小。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向与一维热传导方向的相对关系包括：
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向；
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向。
4.一种用于执行如权利要求1-3任一项所述的基于材料属性优化的仿真网格划分方法的系统，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取结构产品的热环境以及热输入特性；
热传导特定方向确定模块，用于根据所述结构产品的热环境以及热输入特性确定所述结构产品的一维热传导特定方向；
第二获取模块，用于获取结构产品的密度、比热容以及导热率；
区域划分模块，用于将所述结构产品发生尺寸变化的区域划分为非基准尺寸区域，未发生尺寸变化的区域划分为基准尺寸区域；
体积切割模块，用于将所述非基准尺寸的区域沿尺寸变化方向进行体积切割，得到多个特征区域；
尺寸设置模块，用于将各个所述特征区域的尺寸设置为与基准尺寸区域的尺寸大小相同；
材料属性优化模块，用于根据所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向与一维热传导方向的相对关系来对各个所述特征区域的材料属性进行优化；
网格划分模块，用于按照上述特征区域的材料属性优化后的结构产品的几何体进行网格划分；
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向时，所述材料属性优化模块对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρp＝ρ0；
Cp＝C0/(Lnb/Lna)；
λp＝λ0×(Lnb/Lna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，λp所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)；Lna为序号为n的特征区域优化前的尺寸，单位m，Lnb为序号为n的特征区域优化后的尺寸，单位m；
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向时，所述材料属性优化模块对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρc＝ρ0/(Snb/Sna)；
Cc＝C0；
λc＝λ0/(Snb/Sna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，Sna为序号为n的特征区域优化前的横截面面积，Snb为序号为n的特征区域优化后的横截面面积。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述尺寸设置模块对各个所述特征区域在尺寸变化方向进行几何拉伸操作或几何填充操作，以使得各个所述特征区域的尺寸设置为与所述基准尺寸的尺寸大小。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述用于根据所述结构产品的热环境以及热输入特性确定所述结构产品的一维热传导特定方向包括：
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向；
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向。
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