中车长春轨道客车股份有限公司邵晴获国家专利权
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龙图腾网获悉中车长春轨道客车股份有限公司申请的专利基于拓扑优化的导冷结构设计方法和装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115422804B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211077621.0,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权基于拓扑优化的导冷结构设计方法和装置是由邵晴;王爱彬;胡浩;于淼设计研发完成,并于2022-09-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于拓扑优化的导冷结构设计方法和装置在说明书摘要公布了:本申请提供一种基于拓扑优化的导冷结构设计方法和装置,方法包括,建立轻量化模型和散热模型;轻量化模型为导冷结构轻量化拓扑优化模型,散热模型为导冷结构散热拓扑优化模型;分别确定轻量化模型的优化条件和散热模型的优化条件;对轻量化模型和散热模型加权得到的多目标加权优化模型进行多目标热力耦合拓扑优化,获得满足设计指标的导冷结构拓扑构型。本方案通过加权轻量化模型和散热模型,实现应力场和温度场耦合优化,从而获得同时满足多个物理场设计指标的构型,提高设计效率。
本发明授权基于拓扑优化的导冷结构设计方法和装置在权利要求书中公布了:1.一种基于拓扑优化的导冷结构设计方法,其特征在于,应用于设计超导磁体的导冷结构,包括: 建立轻量化模型和散热模型;其中,所述轻量化模型为导冷结构轻量化拓扑优化模型,所述散热模型为导冷结构散热拓扑优化模型; 确定所述轻量化模型的优化条件,并确定所述散热模型的优化条件; 按加权系数将所述轻量化模型和所述散热模型加权,得到多目标加权优化模型,所述轻量化模型的加权系数和所述散热模型的加权系数均为50%; 对所述多目标加权优化模型进行多目标热力耦合拓扑优化,得到导冷结构拓扑构型; 校核所述导冷结构拓扑构型是否满足设计指标; 若所述导冷结构拓扑构型不满足所述设计指标,返回执行所述对所述多目标加权优化模型进行多目标热力耦合拓扑优化,得到导冷结构拓扑构型,直至获得满足所述设计指标的导冷结构拓扑构型为止; 其中,所述确定所述轻量化模型的优化条件,包括: 加载力学边界条件和热力耦合边界条件; 加载力学边界条件包括:在导冷结构用于支撑超导磁体的线圈的位置加载力学边界条件,导冷结构用于维持超导磁体所在的工况; 所述力学边界条件包括:通过与超导磁体内部线圈配合的牵引线圈、8字线圈计算获得由磁场相互作用产生的两个线圈的牵引力、悬浮力和导向力,以及通过超导磁体内部运行电流及线圈几何参数计算获得两个线圈由电磁场产生的静态洛伦兹力; 所述确定所述散热模型的优化条件,包括: 确定所述散热模型的拓扑优化域; 根据制冷机制冷能力在冷头位置加载预设的冷功率曲线作为冷量输入端,所述冷功率曲线表征冷功率随温度的变化规律; 将导冷结构上支撑线圈的位置确定为冷量传输终端; 加载温度场边界条件; 在材料属性中将导热系数和热容乘以罚函数; 确定所述散热模型的约束条件和最小化域内几何平均温度的优化目标; 所述校核所述导冷结构拓扑构型是否满足设计指标,包括: 校核所述导冷结构拓扑构型中关键部位的最大米塞思应力与材料屈服强度的比值是否大于设定的强度安全系数; 校核所述导冷结构拓扑构型对应的重量和原始的导冷结构的重量之比是否小于轻量化指标; 计算获得在冷头位置加载预设的冷功率曲线后所述导冷结构拓扑构型的稳态温度场,根据稳态温度场判断其中冷量传输终端的温度是否不大于30K。
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