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多热源电子设备冷却散热器设计及拓扑优化
为了提高散热器的性能，许多研究论文集中于散热器几何形状的设计和优化，这是改善传热的决定性因素。提高散热器（或热交换器）性能的基本方法是优化耦合的流体流动和热传递。考虑三个优化级别：尺寸优化、形状优化和拓扑优化（TO）。对于散热器尺寸优化，通道或翅片直径是需要调整或定义的变量。对于预定义的形状，尺寸优化是最简单的方法，因为它需要较少的设计变量。但是，它不允许获得具有更复杂形状的最佳几何形状。散热器形状优化涉及优化散热器通道或翅片的形状，可以是圆形、矩形、不规则形状等。该方法比尺寸优化方法更灵活，因为其解空间包含了尺寸优化的解空间，尽管程序更复杂。散热器的拓扑优化 (TO) 没有所需的预定义几何形状。可以在设计域中创建各种空隙大小和形状，以生成不同的 TO 几何形状。解空间TO包括尺寸优化和形状优化的解空间。因此它是自由度最大的优化，但同时也是复杂度最大的优化。
什么是积极的确认声明
散热器通过调节其热输出来维持电子设备的最佳工作温度，从而起着至关重要的作用。有效的设计对于确保有效的散热量至关重要，从而延长了组件寿命和整体系统性能。随着表面积的增加，由于更多的接触点而引起的热量耗散速率也会增加。这意味着更大的表面积可以从散热器到周围的空气中更大的热传递，从而增强冷却。在紧凑的系统中，在包含结构的同时达到一个较大的表面积至关重要。鳍和销阵列，微通道散热器或折叠鳍结构等技术可以增强热量消散而不会增加尺寸。多孔材料，例如金属泡沫，为热传递提供了巨大的内部表面区域。选择散热器的材料时，导热率是关键参数。铜的高热电导率为390-400 w/m·K，使其非常适合高端应用。但是，其成本和密度可能构成挑战。铝的导热率相对较低，但更具成本效益和更轻。像石墨烯这样的新材料具有出色的热导率，并且可能在HSF设计方面具有希望。材料的选择取决于特定的应用要求，即考虑效率，成本，质量和坚固性等因素。有效的散热器设计取决于三种主要的传热机制：传导，对流和辐射。鳍片或销阵列可以增加表面积，而风扇或鼓风机可以提高流速。传导对于将热量从组件转移到外部环境至关重要，从而进一步耗散。总而言之，选择合适的材料和优化散热器设计对于有效的热管理至关重要。热性能优化涉及通过改善热量交换的热界面材料保持热源和散热器之间的良好接触。适当的热路径分布和避免间隙对于有效的热传导至关重要。对流在冷却中起着至关重要的作用，最大化表面积对于提高对流效率至关重要。辐射是散热器设计中的另一个重要机制，Stefan-Boltzmann定律描述了它。使用高发射率的涂料可以显着增强辐射传热。散热器的几何特性在优化热辐射方面也起着至关重要的作用。为了实现有效的热量散热，特征应尽可能多地暴露表面积。散热器的效率在很大程度上取决于其表面，对流传热取决于表面积。计算给定的散热速率的必要表面积涉及使用方程q = h×a×Δt。傅立叶传导定律描述了通过材料的传热：QCONDUCTION = -K×A×ΔT/L。要确定鳍有效性，请使用等式q = h×a×ΔT来计算单个鳍片的传热速率。通过优化热电阻，对流和辐射，可以设计有效的散热器，以有效地将热量从表面散开。制定散热器的过程涉及几个阶段，这些阶段需要特定的工程计算以最大程度地提高热效率。要定义其性能，需要考虑三个关键因素：瓦特，环境温度（TA）和最高连接温度（TJ）中的散热耗散需求（Q）。例如，如果电子组件耗散20 W的热量，则Q = 20 w。然后通过从连接温度中减去环境温度来计算所需的温度升高（ΔT）。散热器的热电阻必须达到所需的温度升高，rth =ΔT/q = 55/20 = 2.75°C/w。散热器选择的类型和材料取决于诸如热量，重量和成本等因素。铝的导热率约为205 W/m·K，因此由于其有效性和成本而适合使用。调整散热器的尺寸和形状，以满足所需的热电阻水平，其中包括鳍片类型，销型或两者。鳍间距计算为：鳍间距=散热器的高度/鳍数。选择散热器设计时，请确保满足热电阻计算。空气对流传热系数（H）通常为10 - 50 W/m²·k。有效的热电阻计算为：rth，总计= rth，散热器+rth，界面+rth，结。按照设计信息构建物理散热器，并通过使用温度计测量温度差异来评估。取决于结果，可以对设计进行一些修改，以达到必要的热电阻。在设计电子设备时，适当的热管理至关重要，因为错误可能会产生负面影响。一个常见的错误是低估了适当的散热所需的表面积，这可能导致温度状态增加，甚至会导致组件的热冲击。制造有效的铝热散热器对于冷却电子设备至关重要，并防止它们过热。散热器用于消散由晶体管，CPU和功率放大器等组件产生的热量。制作散热器的过程涉及多个步骤，包括选择合金，设计散热器以进行最佳性能，准备材料，完成表面以增强与组件的接触，创建鳍以增加表面积，并将所有部分组装在一起。铝是一种流行的选择，因为其出色的导热率和轻质性质。但是，并非所有铝合金都适合散热器。通常使用6061和6063，因为它们具有良好的导热率且具有成本效益。散热器的设计应考虑尺寸，形状和鳍排列等因素，以确保最佳性能。准备材料涉及使用锯或CNC机器将其切成所需的尺寸，并在此过程中佩戴安全齿轮。整理表面需要砂纸逐渐磨碎的砂纸，然后使用金属抛光化合物进行抛光。这会产生光滑的表面，从而促进与热生成分量更好的接触。创建鳍涉及使用CNC机器或类似工具将其均匀地切入铝材材料，从而大大增加了散热器的表面积并允许更好的散热。散热器的鳍的尺寸和形状均匀，以确保在整个散热过程中保持稳定的性能。
优化城市住宅院子中生物多样性和碳汇的共同利益
城市绿色基础设施因其对抗生物多样性丧失并增强城市中的碳固存的潜力而闻名。虽然住宅院子构成了城市绿色基础设施的重要组成部分，但它们在提供城市生态系统服务方面的作用仍然在很大程度上被低估了。缺乏有效实施城市植被以增强生态系统服务的系统措施。这项研究的目的是研究公寓街区城市住宅院子中通常发现的不同植被类型如何增强碳固存和生物多样性，以及如何通过景观设计来支持这些好处。该研究涵盖了综合文献综述和定性分析。从对先前研究的综述中汲取灵感，该研究确定了指示碳汇的潜力或生物多样性增强城市植被类型潜力的驱动因素。然后对驾驶员进行盘问，以确定可能增强碳 - 生物多样性共同利益的城市绿色品质。作为关键发现，我们提出了多功能措施，以增强城市场内碳汇和生物多样性的潜在共同效力，并将其分为三个主要类别：植物多样性，提供良好的生长条件和维护。研究强调，只有在计划和设计过程中选择和优先级的解决方案才能实现城市绿色的几种潜在共同利益。为了说明这一点，我们演示了如何将文献综述的发现如何纳入城市场的设计和管理中。我们得出的结论是，在未来的城市住宅院子的规划和设计中要解决的主要行动是（i）建立不同的种植区，混合了木本和草本植物的植物，以鼓励物种丰富和复杂性，（ii）优化空间和生长条件的使用，以及（iii）实施维护实施碳和生物剂方面的维护实践。这项研究强调，通过增强碳生物多样性的共同利益，城市场可以极大地促进主要环境挑战，并在建筑的城市环境中提供重要的生态系统服务。
碳种植：增强二氧化碳水槽并打击气候变化
工业化后的经济活动和消费主义的激增使对材料的需求乘以对地球系统弹性的巨大压力。在分配的时间范围内的净零排放量的背景下，需要一个基本的什叶派才能实现《巴黎协定》的1.5°C目标。鉴于生态系统服务的相互联系和相互依存关系，采用Nexus方法对于使用湿地，海洋和森林等自然碳链资源来解决气候变化至关重要。土壤是针对全球变暖的GHT中被忽略的和未充分利用的工具。碳养殖从战略上增强了天然碳的沉没，并通过提高可持续性而无法环境重要性。通过纳入基于自然的解决方案（NB）和循环碳经济（CCE），碳养殖可以提出一种具体和有效的方法来解决气候变化和环境退化的关键问题，并促进当前和后代。实用的生存能力和可伸缩性是碳农业的功能优势，使气候变化缓解更加有效，同时还可以解决可持续性。
基于树木的碳水槽认证的全球树C-Sink指南
1的造林涉及种植树木的目标，目的是在陆地上建立森林，而森林最近尚未被树木覆盖。相比之下，造林与最近森林的土地的恢复有关（华盛顿特区，2023年）。用于区分造林和造林的时间跨度（基于非森林覆盖期）在定义之间变化，通常在10 - 30年之间。通常，造林活动被视为加法，而造林活动被视为最近枯竭的碳库存的补充。无论自森林砍伐以来的时间如何，全球树C-sink都在培养造林，而不是延迟重要的恢复计划。
利用初级视觉皮层的生物物理模拟揭示电流源和电流吸收器的电路机制
摘要 局部场电位 (LFP) 记录反映了脑组织中电流源密度 (CSD) 的动态。突触、细胞和电路对电流汇和源的贡献尚不清楚。我们使用公共 Neuropixels 记录和基于模拟 17 种细胞类型的 50,000 多个神经元的 Hodgkin-Huxley 动力学的详细电路模型在小鼠初级视觉皮层中研究了这些情况。该模型同时捕获了脉冲和 CSD 反应并展示了双向分离：通过调整突触权重可以改变放电率，对 CSD 模式的影响很小，通过调整树突上的突触位置可以改变 CSD，对放电率的影响很小。我们描述了丘脑皮层输入和循环连接如何在视觉反应早期塑造特定的汇和源，而皮层反馈在后期对它们产生重大改变。这些结果建立了宏观脑测量（LFP/CSD）与基于微观生物物理学的神经元动力学理解之间的定量联系，并表明 CSD 分析为建模提供了强大的约束，超出了考虑尖峰的约束。
用...
摘要：本文报告了具有正方形和圆形冷却通道的微通道热交换器的三维数值优化的结果。优化的目的是最大化全局热电导或最大程度地减少全局热电阻。响应表面优化方法（RSM）用于数值优化。在单位细胞微通道的底部表面施加了高密度热通量（2.5×10 6𝑊/𝑚2），并使用ANSYS Fluent Commercial软件包进行了数值模拟。微通道的元素体积和轴向长度𝑁= 10 r均固定，而宽度则是免费的。冷却技术采用单相水，该水通过矩形块微通道散热器流动以在强制对流层流方向上去除微通道底部的热量。在微通道轴向长度上泵送的流体的速度为400≤𝑅𝑒≤500的范围。有限体积方法（FVM）用于描述用于求解一系列管理方程的计算域和计算流体动力学（CFD）代码。研究并报告了水流数量和雷诺数对峰值壁温度和最小温度的影响。数值结果表明，具有方形冷却通道的微通道比具有圆形构型的微量散热器具有最大最大的全局热电导率。数值研究的结果与开放文献中的内容一致。关键字：正方形配置，圆形配置，微散热器，数值优化，导热率[接收到2022年8月1日；修订于2022年10月8日；被接受的2022年11月6日]印刷ISSN：0189-9546 |在线ISSN：2437-2110