بهینه‌سازی توپولوژی مسئله انتقال گرمای رسانشی بروش مجموعه سطوح تراز با استفاده از معادله‌ انتشار واکنشی و تحلیل اجزاء محدود

در این مقاله روش بهینه­سازی توپولوژی با استفاده از روش مجموعه سطوح تراز جهت تعیین توپولوژی بهینه براساس داده­های به­دست آمده از حل مسئله انتقال گرمای دوبعدی با استفاده از روش تحلیل اجزاء محدود، توسعه داده شده است. در روش مجموعه‌ سطوح تراز، مرزهای سازه‌ به‌وسیله‌ یک تراز از تابع اسکالر دینامیکی ضمنی از بعد بالاتر معرفی می‌شوند. همچنین از معادله آلن-چان جهت بروز رسانی متغیرهای طراحی استفاده شده است که دارای مزیت­هایی نسبت به روش کلاسیک می‌باشد از جمله امکان ایجاد حفره­های جدید در طی فرایند بهینه‌سازی، قابل حذف شدن مرحله مربوط به دوباره مقداردهی و پایدار باقی ماندن مسئله بهینه‌سازی از لحاظ عددی. تابع هدف،کمینه کردن ظرفیت توان گرمایی بوده و آنالیز حساسیت در چندین مسئله نمونه انتقال گرما با استفاده از روش مجموعه سطوح تراز جهت بهینه­سازی توپولوژی به همراه روش تحلیل اجزاء محدود بررسی شده است. سرانجام، نتایج حل شش مسئله نمونه انتقال گرما شامل بار گرمایی نقطه­ای، بار گرمایی گسترده، دمای معلوم غیر صفر روی مرزها و ترکیبی از این سه جهت نشان دادن اعتبار روش مذکور ارائه شده است.