近日，华中科技大学刘志春教授等人在Science China Technological
Sciences(《中国科学：技术科学》英文版)2024年第10期发表了题为“Thermal-hydraulic performance analysis and multi-objective optimization of
a microchannel with staggered semi-elliptical ribs”的研究论文，提出了一种具有交错半椭圆肋的微通道设计，在不显著增加流动阻力的情况下诱导纵向涡流以实现高传热。Cui P, Liu W, Liu Z C. Thermal-hydraulic performance
analysis and multi-objective optimization of a microchannel with staggered semi-elliptical
ribs. Sci China Tech Sci, 2024, 67: 3152–3167为了强化传统平直微通道对高热流电子设备的冷却能力，论文提出了一种带有交错半椭圆肋的微通道设计。通过数值模拟，对比分析了带肋微通道与平直微通道的流动特性，并探究了层流工况下肋宽（Wr）、肋高（Hr）和肋长（Lr）对热工水力性能的影响。结果表明，周期性布置的肋结构在微通道内诱导产生了周期性涡流，有效促进流体掺混并增强传热。Wr和Hr对微通道性能的影响相似，二者增大均可提升传热性能，但会导致更差的水力性能。相比之下，Lr的影响相对较弱，随着Lr的增加传热和流阻均呈现先增强后减弱的趋势。为了平衡这两种性能，在雷诺数（Re）为440工况下对三个几何参数开展多目标优化。Re=440时不同Wr下x=10.7 mm微通道横截面处的速度、流线和温度轮廓
Re=440时不同Hr下x=10.7 mm微通道横截面处的速度、流线和温度轮廓
Re=440时不同Lr下y=0.2 mm和y=0.4 mm分段纵截面处的速度、流线和温度轮廓结合仿真数据，训练了人工神经网络作为代理模型，并耦合多目标遗传算法获得帕累托前沿。基于TOPSIS决策方法确定了最佳妥协解为Wr = 0.2415 mm，Hr = 0.0976 mm和Lr = 0.6486 mm。对优化后微通道的性能测试表明，其具有高传热、中等流阻和优异的综合性能，在Re范围为220~660时性能评价指标介于1.572~1.723之间。总的来说，论文提出了一种肋状微通道设计，能够在宽层流条件下实现出色的整体性能。![]()
