Design of metamaterial-based heat manipulators by isogeometric shape optimization

形状优化 超材料 热流密度 计算机科学 热的 机械工程 有限元法 材料科学 传热 机械 物理 工程类 热力学 光电子学
作者
Chintan Jansari,Stéphane Bordas,Elena Atroshchenko
出处
期刊:International Journal of Heat and Mass Transfer [Elsevier BV]
卷期号:196: 123201-123201 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.123201
摘要

There has been a growing interest in controlled heat flux manipulation to increase the efficiency of thermal apparatus. Heat manipulators control and manipulate heat flow. A key to the effective performance of these heat manipulators is their thermal design. Such designs can be achieved by the materials specially engineered to have outstanding properties that can not be achieved with natural materials (known as metamaterials or meta-structure), whose geometry and material properties can be optimized for a specific objective. In this work, we focus on thermal metamaterial-based heat manipulators such as thermal concentrator (which concentrates the heat flux in a specified region of the domain). The main scope of the current work is to optimize the shape of the heat manipulators using Particle Swarm Optimization (PSO) method. The geometry is defined using NURBS basis functions due to the higher smoothness and continuity and the thermal boundary value problem is solved using Isogeometric Analysis (IGA). Often, nodes as design variables (as in Lagrange finite element method) generate the serrate shapes of boundaries which need to be smoothened later. For the NURBS-based boundary with the control points as design variables, the required smoothness can be predefined through knot vectors and smoothening in the post-processing can be avoided. The optimized shape generated by PSO is compared with the other shape exploited in the literature. The effects of the number of design variables, the thermal conductivity of the materials used, as well as some of the geometry parameters on the optimum shapes are also demonstrated.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
光年完成签到,获得积分10
刚刚
快乐的棉花糖完成签到,获得积分10
刚刚
xiaolizi发布了新的文献求助30
1秒前
欧阳月空完成签到,获得积分10
2秒前
超级的长颈鹿完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
小二郎应助壳壳采纳,获得10
2秒前
XY_zj完成签到,获得积分10
2秒前
asdfqwer完成签到,获得积分0
3秒前
lin完成签到,获得积分10
3秒前
十六月夜完成签到,获得积分0
4秒前
democienceek完成签到,获得积分10
4秒前
冷酷的小凝完成签到,获得积分10
4秒前
淡定的冬寒完成签到,获得积分10
4秒前
bwbxlb完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
硕明完成签到,获得积分10
5秒前
未来科研大牛完成签到,获得积分10
6秒前
chengyeelok完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
怕黑冰烟完成签到 ,获得积分10
7秒前
高高发布了新的文献求助30
7秒前
7秒前
辉辉完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
liu完成签到,获得积分10
8秒前
科研通AI6.4应助luchong采纳,获得10
9秒前
薇薇辣完成签到 ,获得积分10
9秒前
霸气果汁完成签到,获得积分10
10秒前
九城完成签到,获得积分10
10秒前
前路一片222222222光明完成签到,获得积分10
10秒前
凡城完成签到,获得积分10
10秒前
小明完成签到,获得积分10
10秒前
KK发布了新的文献求助10
10秒前
tans0008完成签到,获得积分10
11秒前
坦率白竹完成签到,获得积分10
11秒前
那一瞬的永恒完成签到,获得积分10
11秒前
小可爱123456完成签到,获得积分10
12秒前
蓝桉完成签到,获得积分10
12秒前
俊逸安阳完成签到,获得积分10
13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
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 2500
Atlas of Aligner Treatment and Planning A Case-Based Approach 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
丝光沸石活性位点定向调控及其二甲醚羰基化性能研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7433082
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9034897
关于积分的说明 19247564
捐赠科研通 7059282
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3236666
关于科研通互助平台的介绍 2400272
邀请新用户注册赠送积分活动 2219910