Concentrateur de cape thermique optimisé pour la topologie

IMAGE: Performance. Le T-T_Fe est minimisé afin de rapprocher T de T_Fe dans la région extérieure. Il est plus souhaitable lorsque la région externe T-T_Fe devient blanche.

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Concentrateur de cape thermique optimisé pour la topologie

Crédit: Garuda Fujii, Institut d'ingénierie, Université de Shinshu, Japon

Le concentrateur de cape thermique optimisé pour la topologie réalise un excellent camouflage et une excellente concentration simultanément, bien qu'il soit construit d'une composition simple. La cape-concentrateur thermique n'est pas si facilement affectée par les fluctuations de conductivité thermique et est conçue en incorporant de multiples fonctions objectives sous diverses conductivités thermiques.

Garuda Fujii de l'Université de Shinshu a réussi à simplifier le camouflage grâce à l'utilisation de l'optimisation de la topologie. Dans des études précédentes, les métamatériaux, qui sont des structures artificielles, ont été utilisés pour remplir deux fonctions, telles que le camouflage et la concentration. Cependant, les métamatériaux rendent la fabrication difficile et les performances ne sont pas facilement améliorées car l'estimation des performances devient approximative.

Des études antérieures ont étudié l'utilisation de matériaux en vrac généraux, cependant, il est difficile d'obtenir une multifonctionnalité et les études ne portent que sur le camouflage ou la concentration. En utilisant l'optimisation de la topologie, qui est une méthodologie de conception structurelle informatique, les chercheurs peuvent utiliser des matériaux en vrac généraux et réaliser une multifonctionnalité.

L'étude a examiné le masquage du système de concentration en conduction thermique et la concentration du flux de chaleur à l'aide de matériaux généraux tels que le fer, le cuivre et le PDMS. Pour créer des données STL des structures optimisées pour de futures démonstrations expérimentales, ils ont utilisé une méthode d'expression structurelle capable de gérer clairement et numériquement les limites entre différents matériaux, ce que l'on appelle l'expression de limites d'ensemble de niveaux. Les données de la STL sont accessibles au public pour ceux qui souhaiteraient les expérimenter.

Cette étude reposant sur des simulations, le professeur associé Fujii espère réaliser cette performance dans une expérience.

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Pour plus d'informations sur l'étude, veuillez lire, Cloaking un concentrateur en conduction thermique via l'optimisation de la topologie.

Laboratoire de recherche du professeur agrégé Garuda Fujii:

http://www.kankyo.shinshu-u.ac.jp/~garudalab/html/index_en.html

Ce travail est soutenu par JSPS KAKENHI Grant numéro 17K17778.

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