[Submitted on 30 Jul 2026]

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Abstract:熱管理在太空系統中至關重要，電子裝置必須透過輻射熱傳遞來散熱。為了實現輻射冷卻裝置的高效設計，需要採用拓撲最佳化等結構最佳化方法。現有拓撲最佳化方法已納入輻射熱傳遞，但存在一定簡化，要完整考量多方向相互輻射仍具挑戰性。為了解決此問題，本研究提出一種基於密度法的傳導-輻射熱傳遞問題拓撲最佳化方法，該方法能完整考量多方向相互輻射。所提方法將基於分區法的輻射熱傳遞分析（整合光線追蹤方法）與有限元素熱傳導分析相結合，在最佳化過程中捕捉輻射效應。透過將最佳化過程中產生的中間材料密度視為參與介質，所提方法可在隱式表示的結構邊界上進行物理上一致的輻射熱傳遞評估。利用伴隨法推導解析設計敏感度，並透過與有限差分法所得數值敏感度比較確認其準確性。數值範例展示了輻射散熱器與輻射屏蔽的最佳化。散熱器範例闡明了傳導與輻射之間的平衡如何主導最終設計，而輻射屏蔽範例則產生多層隔熱結構，此為傳統方法無法獲得的結果。

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From: Shun Noguchi [view email]
[v1] Thu, 30 Jul 2026 17:03:15 UTC (5,957 KB)