随着信息技术的快速发展,电子设备的散热需求迅速增加。近年来,拓扑优化在散热领域迅速发展,为电子设备的热管理提供了一种新思路。拓扑优化方法可以在限定散热材料体积或质量的情况下,获得最佳的散热效率,降低设备内部温度,保证运行的稳定性和寿命;或者在规定的散热目标下,获得最优的散热结构,降低设备工程设计的难度。本文针对便携式电子设备的被动式和主动式散热,分别建立了二维优化模型,采用基于变密度法的拓扑优化方法对设计域内的散热结构进行优化,使用SIMP方法进行插值,MMA方法进行全局优化计算,并采用赫姆霍兹过滤和双曲正切投影方法处理优化结果。在被动式散热的拓扑优化中,通过对比拓扑优化的三维与二维模型,选择单层的导热二维优化模型为研究对象。在二维拓扑优化中,以设计域内热源的平均温度最低为目标函数,使用优化的自然对流散热和辐射散热计算公式,强化了设计域和环境的热交换。讨论了网格尺寸、惩罚因子、投影斜率等主要优化参数,以及材料的体积分数、热源功率和环境温度等约束和边界条件对拓扑优化结果的影响。将最佳二维散热结构对应的温度场与相应三维模型和对照实验的温度场进行对比,验证了二维拓扑优化模型的有效性和可靠性。总结了优化参数设置的规律,并建立了适用于被动式散热拓扑优化的APP。在主动式散热的拓扑优化中,采用双层的热-流耦合二维拓扑优化模型,以完整的设计域为研究对象,以设计域内热源平均温度最低为目标函数,将Brinkman摩擦项作为流经固体域的流体的惩罚函数。讨论了达西数、网格尺寸、过滤半径等主要优化参数,以及材料体积分数、入口/出口的位置、入口流速等工况对拓扑优化结果的影响。将最佳二维散热结构对应的温度场与相应的三维模型得到的温度场进行对比,验证了主动式散热二维拓扑优化模型的有效性和可靠性。进一步,将拓扑优化得到的散热结构与传统散热结构进行对比,证明了拓扑优化方法的优势。总结了优化参数设置的规律,并建立了适用于被动式散热拓扑优化的APP。