[發(fā)明專利]一種相控陣雷達T/R組件散熱網(wǎng)絡的自適應生長設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611200972.0
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106777715B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 李寶童;洪軍;葛柳華;劉國光;蘇文軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發(fā)明涉及一種液流通道布局設計方法，特別涉及一種相控陣雷達T/R組件散熱流道網(wǎng)絡的自適應生長設計方法。

技術背景

相控陣雷達子陣的T/R組件是大的發(fā)熱源，熱流密度很大，同時其對環(huán)境的要求很高，不僅單個組件對工作溫度有較高的要求，還要求組成陣面后各陣元的溫度均衡性要好；高功率密度和大功率器件的散熱通常采用強迫液冷的方式，通過強迫液冷冷板和液冷機組實現(xiàn)；冷板是與發(fā)熱設備直接接觸的部件，冷板冷卻效果如何，直接影響發(fā)熱器件的工作溫度；當冷板的外形尺寸和安裝位置確定后，對冷板的散熱流道網(wǎng)絡的結構設計就成為關鍵。

隨著計算機技術的發(fā)展，冷板散熱結構的設計與熱仿真相結合的方式已經(jīng)成為主流；設計者依據(jù)經(jīng)驗及直覺設計出冷板散熱流道網(wǎng)絡的結構，然后利用熱仿真軟件進行仿真分析，得到功率器件的溫度分布情況，驗證其是否滿足使用要求，同時給出冷板散熱流道網(wǎng)絡結構的改進措施。這種結合熱仿真的設計方式相比于以往的熱實驗的設計方式，雖然節(jié)約了大量的成本和時間，可以較為簡便地對設計進行優(yōu)化，但是兩者在設計流程上均需要重復設計、仿真、改進的工作，而且精力都主要集中在了散熱流道網(wǎng)絡結構的尺寸優(yōu)化上；并且采用的散熱流道網(wǎng)絡的布局構形通常為直線型、S型或螺旋型，雖然形式簡單，易于加工制造，但是缺乏必要的理論依據(jù)，并且與實際的生熱情況不一定相匹配，難以保證散熱網(wǎng)絡布局設計的最優(yōu)性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種相控陣雷達T/R組件散熱流道網(wǎng)絡的自適應生長設計方法，自然存在的分叉結構總是以一種接近全局最優(yōu)的布局生長，特別注意到植物根系的生長受土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度影響，根系最終的結構布局與土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度分布相匹配；如果以相控陣雷達T/R組件的生熱情況代表植物根系生長時土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的分布，則冷板中散熱流道的布局設計可以通過模擬植物根系在土壤中的生長獲得。根據(jù)冷板散熱流道網(wǎng)絡結構與植物根系結構具有的關聯(lián)性，本發(fā)明提出一種新穎的冷板散熱流道網(wǎng)絡的自適應生長設計方法，突破了常規(guī)的散熱流道網(wǎng)絡的結構設計流程，提高了設計的效率與質(zhì)量。

為了達到上述目標，本發(fā)明采取的技術方案是：

一種相控陣雷達T/R組件散熱流道網(wǎng)絡的自適應生長設計方法，包括以下步驟：

1)冷板散熱流道網(wǎng)絡自適應生長的初始化：

1.1)設計域的構建與初始化：根據(jù)實際相控陣雷達T/R組件的熱量生成情況，提取冷板散熱問題的設計域與熱載荷邊界條件；然后將冷板散熱流道網(wǎng)絡在設計域中的布局設計問題轉(zhuǎn)化為植物根系在設計域內(nèi)依據(jù)營養(yǎng)物質(zhì)濃度生長的問題；冷板散熱流道網(wǎng)絡的設計域?qū)寥乐懈档纳L區(qū)域，記作Ω，熱載荷邊界條件中的不同熱流密度對應設計域中不同的營養(yǎng)物質(zhì)濃度，并在設計域建立直角坐標系；

1.2)生長參數(shù)的初始化：首先依據(jù)設計域的初始化條件為設計域內(nèi)的有限個節(jié)點設置初始營養(yǎng)物質(zhì)濃度，且營養(yǎng)物質(zhì)的離散化的表達式記為Q(x，y)；然后指定散熱流體通道模擬生長的初始生長點，初始生長點可以有一個或多個，且設初始生長點的坐標為(X，Y)；最后對散熱流體通道模擬生長的迭代終止條件等相關參數(shù)進行設置，設置散熱通道的材料消耗上限為V_max，設置迭代生長的步數(shù)上限為N_max；

2)冷板散熱網(wǎng)絡的自適應迭代生長：

2.1)生成初始根：

初始根生長的相關參數(shù)由人為設定，包括生長長度dL，生長半徑dR和生長的方向向量(e_x,e_y)；初始生長點經(jīng)過一步生長各自形成一段初始根；然后所有生成的根段按照式(1)削減附近的營養(yǎng)物質(zhì)濃度；

每段根附近的營養(yǎng)物質(zhì)濃度按式(1)削減：

Q_i(x,y)＝Q_i0(x,y)-μ(D-D_i)(1)

式中，Q_i(x，y)代表第i個節(jié)點當前營養(yǎng)物質(zhì)濃度；Q_i0(x，y)代表第i個節(jié)點在當次削減前的營養(yǎng)物質(zhì)濃度；μ是一個預設的常數(shù)，代表營養(yǎng)物質(zhì)濃度削減的梯度；D_i是第i個節(jié)點與當前根段的距離，D代表根段對土壤中營養(yǎng)物質(zhì)濃度的影響范圍；

2.2)根系的迭代生長：

每段初始根經(jīng)過迭代生長最終形成根系的一個分支，一步生長迭代中要對根系的每個分支依次進行一步生長；每個分支在一次生長前就已存在的根稱作母根；根系的每一分支按如下的方法進行迭代生長：