复合相变材料导热与自然对流协同优化

王战1，刘柏辰1，秦江1，王聪1，程昆林1，郑宽2，乔思博1（1 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院；2 沈阳飞机设计研究所机电系统部）

摘要：金属骨架的引入可显著提升相变材料的热传导效率，但会削弱自然流动特性并增加整体质量。本文数值仿真分析了复合相变材料的热性能，探究了孔隙度对导热、自然对流和轻质量的影响规律，选取关键设计变量，利用Box-Behnken实验法构建响应面回归方程，通过NSGA-Ⅱ多目标遗传优化算法对导热贡献度、自然对流贡献度及质量优化求解，并通过TOPSIS选择法筛选最佳解集。结果表明：根据不同权重，基础型方案可均衡导热（84.44%）、自然流动（15.56%） 与轻量化（2.23g）；侧重导热的w1方案导热效率高达86.41%；侧重自然流动的w2方案流动贡献度可达18.51%；侧重轻质量的w3方案质量降至2.15g。在以上分析的基础上获得复合相变材料在不同需求下的整体性能调控规律，为微尺度热管理技术和复合相变材料的设计提供理论指导。

关键词：复合相变材料；孔隙度；导热；自然对流；多目标遗传算法