白天被动辐射冷却热光子问题的拓扑优化

白天的被动辐射冷却需要有效控制冷却系统中热传导、对流和辐射的能量交换。在本文中，提出了拓扑优化公式来设计用于被动辐射冷却的热光子材料。第一个公式解决了纯光子问题，以实现理想的辐射冷却吸收系数。在第二个公式中，我们解决了耦合热光子问题，以最大化来自热负载的热通量，从而有效控制被动辐射冷却中的热传导、对流和辐射。为了更好的可制造性，提出了基于密度梯度的边界斜率约束来实现分层设计。灵敏度是通过伴随方法得出的。虽然热光子问题中的目标函数与密度场无关，但建议采用推导策略来降低灵敏度分析中的计算成本。数值结果表明，可以通过热光子材料的拓扑优化来实现被动辐射冷却。