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Manifold microchannel heat sink topology optimisation

机译：歧管微型通道散热拓扑拓扑优化

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This study generates novel manifold microchannel heat sink structures for high heat flux cooling, by applying topology optimisation within a multi-objective 3D conjugate heat transfer model. Compared to rectangular manifold microchannels, the proposed structures reduce pressure drop by 17 % (7.2 kPa - 6.0 kPa) by suppressing stagnation regions, and a more substantial 79.2 % (5.8 kPa - 1.2 kPa) by also limiting nozzle constrictions. This structure simultaneously reduces thermal resistance by 22.4 % (0.148 W/cm~2K - 0.115 W/cm~2K) by introducing intricate pins and constrictions, which augment jet impingement and counteract streamwise heating of the fluid. This study reveals some topology optimisation deficiencies: manual tuning of conditions, penetration of fluid to solid, and discrete geometry extraction. However, the resulting structures demonstrate how the topology optimisation process may leverage advances in additive manufacturing to extend the capabilities of high heat flux coolers.
机译：该研究通过在多目标3D共轭传热模型中施加拓扑优化来产生用于高热通量冷却的新型歧管微通道散热器结构。与矩形歧管微型通道相比，通过抑制停滞区域减少17％（7.2kPa - 6.0kPa）的压降，并通过限制喷嘴收缩更大的79.2％（5.8kPa-1.2 kPa）。通过引入复杂的销和收缩，该结构同时通过22.4％（0.148W / cm-0.115W / cm-0.115W / cm-0.115W / cm〜2k），这增加了射流冲击并抵消流体的流动加热。本研究揭示了一些拓扑优化缺陷：手动调整条件，流体渗透到固体，以及离散的几何提取。然而，所产生的结构表明拓扑优化过程如何利用添加剂制造业的进步，以延长高热通量冷却器的能力。

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