CN103582392B - 用于耗散封罩中的热量的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于耗散封罩中的热量的系统和方法。更具体而言，提供了一种封罩。该封罩包括具有一个或多个壁的外部壳体。此外，该封罩包括构造成从一个或多个壁耗散热量的合成射流组件，其中合成射流组件包括可操作地联接到外部壳体的一个或多个壁的托架和可操作地联接到托架的两个或更多个合成射流器，其中两个或更多个合成射流器布置成多维阵列。

Description

用于耗散封罩中的热量的系统和方法

技术领域

本公开的实施例大体上涉及封罩，并且更具体地涉及用于封罩的热管理的系统和方法。

背景技术

诸如电子机架(chassis)的封罩通常包括封装在金属壳体中的多个电子装置。在一些应用中，金属壳体气密地密封电子装置，从而保护电子装置不受外部环境的影响。这种保护常常是所需的，因为机架可能在温度可从非常热到非常冷波动的恶劣环境中使用。在操作期间，机架内的电子装置可产生热量。然而，由于机架被气密地密封，所以这些电子装置可不能有效地耗散热量，并且因此其温度可进一步增加。机架内的这种高温可使电子装置的温度增加至超出其最大可靠操作温度。如果不提取热量，则电子装置可能性能不佳、关闭或受到损坏。因此，为了从机架内提取热量，大多数电子机架包括导热通道，该导热通道将热量传导离开电子装置并将热量传输到金属壳体。一旦热量被金属壳体传导，就可使用各种热管理技术来从金属壳体耗散热量。

热管理技术可大致分成两类：被动冷却和主动冷却。在被动冷却中，使用自然空气对流来冷却机架。在主动冷却中，使用诸如风扇、冷却板或热交换器的辅助装置来冷却机架。在被动冷却技术的一个示例中，表面延伸翅片可布置在金属壳体的外表面上，以增加封罩的表面积。增加的表面积可以有助于以相比不带有翅片的壳体更快的速率耗散热量。备选地，可采用主动冷却技术，其中可将风扇沿金属壳体的一个或多个壁设置以增加金属壳体周围的空气流，使得相比自然对流冷却来说单位时间耗散更大量的热量。

被动冷却通常对于在低温环境下操作的一种或多种低功率应用有效，但往往对于在高温环境下操作的一种或多种高功率应用效率低下。另一方面，主动冷却在高功率和高温应用中更有效，因为主动装置可被控制以耗散所需量的热量。遗憾的是，在诸如在交通工具中的耐震应用中，主动冷却往往不是一种所需的解决方案。例如，在交通工具中通常不采用风扇冷却，因为风扇包括多个滚珠轴承。在运动过程中，交通工具可经历过度的振动，这种振动可相对迅速地损坏滚珠轴承。此外，环境可能包括沙土和/或粉尘，这些物质可穿透风扇轴承，从而导致过早的磨损和失效。如果风扇由于这样的磨损而在操作中失效，则机架内的电子装置可过热和关闭。这样的关闭可导致通信、传感器控制等的丧失。因此，在耐震机架中，使用被动空气冷却来进行冷却，即使这些被动冷却系统可妨碍机架内的电子装置的性能。

发明内容

根据本公开的方面，提供了一种封罩。该封罩包括具有一个或多个壁的外部壳体。此外，该封罩包括构造成从一个或多个壁耗散热量的合成射流组件，其中合成射流组件包括可操作地联接到外部壳体的一个或多个壁的托架和可操作地联接到托架的两个或更多个合成射流器，其中两个或更多个合成射流器布置在多维阵列中。

根据本公开的另一个方面，提供了一种耐震封罩。该耐震封罩包括具有外表面和一个或多个壁的外部壳体，其中外部壳体包括设置在外部壳体的一个或多个壁中的至少一个上的延伸表面以及构造成从延伸表面耗散热量的合成射流组件，其中合成射流组件设置在延伸表面附近。此外，合成射流组件包括联接到一个或多个壁中的至少一个的托架以及一个或多个合成射流器，一个或多个合成射流器可操作地联接到托架，使得一个或多个合成射流器设置在外部壳体的外表面附近。

根据本公开的又一方面，提供了一种合成射流组件。合成射流组件包括托架。此外，合成射流组件包括联接到托架的两个或更多个合成射流器，其中两个或更多个合成射流器布置在多维阵列中。

根据本公开的又一方面，提供了一种用于从封罩的一个或多个壁耗散热量的方法。该方法包括将合成射流组件安装到封罩的延伸表面附近，其中合成射流组件包括可操作地联接到封罩的托架和一个或多个合成射流器，一个或多个合成射流器可操作地联接到托架，使得一个或多个合成射流器与封罩的外表面间隔开。此外，该方法包括从一个或多个合成射流器产生流体射流。此外，该方法包括将流体射流朝封罩的一个或多个壁导向，以便从一个或多个壁耗散热量。

根据一实施例，一种封罩，包括：外部壳体，其具有一个或多个壁；合成射流组件，其构造成从一个或多个壁耗散热量且包括：托架，其可操作地联接到外部壳体的一个或多个壁；以及两个或更多个合成射流器，其可操作地联接到托架，其中，两个或更多个合成射流器布置成多维阵列。

根据一实施例，两个或更多个合成射流器联接到托架，使得两个或更多个合成射流器与外部壳体的一个或多个壁的表面间隔开。

根据一实施例，还包括一个或多个发热的电子装置。

根据一实施例，合成射流组件中的合成射流器的数量基于一个或多个发热的电子装置的额定功率。

根据一实施例，外部壳体还包括设置在外部壳体的一个或多个壁中的至少一个上的延伸表面。

根据一实施例，两个或更多个合成射流器包括端口，流体通过端口被导向成平行于或成角度于、或平行于且成角度于一个或多个壁、外部壳体的延伸表面、或一个或多个壁和外部壳体的延伸表面两者。

根据一实施例，一种耐震封罩，封罩包括：外部壳体，其具有外表面和一个或多个壁且包括：延伸表面，其设置在外部壳体的一个或多个壁中的至少一个上；合成射流组件，其构造成从延伸表面耗散热量，其中，合成射流组件设置成邻近延伸表面，并且包括：托架，其联接到一个或多个壁中的至少一个；以及一个或多个合成射流器，其可操作地联接到托架，使得一个或多个合成射流器设置成邻近外部壳体的外表面。

根据一实施例，一个或多个合成射流器联接到托架，使得一个或多个合成射流器与外部壳体的外表面间隔开。

根据一实施例，一个或多个合成射流器联接到托架，使得合成射流器设置在托架和外部壳体的外表面之间。

根据一实施例，一个或多个合成射流器布置成一维阵列、多维阵列或它们的组合。

根据一实施例，合成射流组件中的合成射流器的数量基于设置在耐震封罩内的一个或多个电子装置的额定功率、耐震封罩的尺寸、延伸表面的高度、耐震封罩周围的空气的温度或速度中的至少一个。

根据一实施例，一个或多个合成射流器包括端口，流体通过端口被导向成平行于或成角度于设置在外部壳体的一个或多个壁中的至少一个上的延伸表面。

根据一实施例，合成射流组件包括外壳，外壳被构造成将一个或多个合成射流器可操作地联接到托架。

根据一实施例，一种合成射流组件，包括：托架；以及两个或更多个合成射流器，其联接到托架，其中，两个或更多个合成射流器布置成多维阵列。

根据一实施例，两个或更多个合成射流器可操作地联接到托架，使得两个或更多个合成射流器与可操作地联接到托架的封罩间隔开。

根据一实施例，两个或更多个合成射流器设置在外壳中且经由一个或多个弹性紧固件联接到托架。

根据一实施例，两个或更多个合成射流器中的每一个包括端口，端口构造成在合成射流器的第一冲程期间摄入流体并在合成射流器的第二冲程期间射出流体。

根据一实施例，两个或更多个合成射流器包括压电促动器。

根据一实施例，托架包括：基板；以及至少两个臂，其从基板的相对端垂直延伸，其中，托架的两个臂联接到封罩。

根据一实施例，一种用于从封罩的一个或多个壁耗散热量的方法，方法包括：将合成射流组件邻近封罩的延伸表面安装，其中，合成射流组件包括：托架，其可操作地联接到封罩；一个或多个合成射流器，其可操作地联接到托架，使得一个或多个合成射流器与封罩的外表面间隔开；从一个或多个合成射流器产生流体射流；以及将流体射流朝封罩的一个或多个壁导向，以从一个或多个壁耗散热量。

附图说明

当参照附图阅读下面的详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将更好理解，在所有图中类似的标记表示类似的部件，在附图中：

图1是根据本公开的方面的包括具有示例性合成射流组件的封罩的飞行器的示意图；

图2是根据本公开的方面的示出示例性合成射流组件的图1的封罩的一部分的透视图；

图3是根据本公开的方面的图2的示例性合成射流组件的分解图；

图4A是根据本公开的方面的在压缩或排出阶段期间的图3的合成射流组件的剖视图；

图4B是根据本公开的方面的在膨胀或摄入阶段期间的图3的合成射流组件的剖视图；以及

图5是根据本公开的方面的示出用于冷却封罩的示例性方法的流程图。

部件列表

100 飞行器的示意图

101 飞行器

102 封罩

104 前盖

106 外部壳体

108 卡轨(card rail)

110 狭槽

112 电子装置

114 安装底脚

116 开口

118 侧条

120 内部通道

122 顶壁

124 底壁

126 后壁

128 侧壁

130 侧壁

132 翅片

134 合成射流组件

200 封罩的一部分的透视图

202 侧壁

204 合成射流组件

206 合成射流器

208 翅片

210 托架

212 外表面

214 裙部(apron)

216 近侧

218 远侧

300 合成射流组件的分解图

302 外壳

304 固定装置

306 紧固件

308 紧固装置

310 基板

312 臂

314 促动器

316 端口

318 孔口

400 压缩状态的合成射流器

402 第一柔性结构

404 第二柔性结构

406 柔顺壁

408 室

410 端口

411 表面

412 流体射流

414 合成射流器的向内压缩

416 合成射流器的向外膨胀

420 膨胀状态的合成射流器

500 用于冷却封罩的示例性方法

502-508 表示用于从封罩耗散热量的方法的流程图。

具体实施方式

本公开的实施例采用被动冷却技术来从电子封罩耗散热量。更具体地，本公开的实施例采用合成射流组件用于这样的热耗散。这些组件可包括用于将合成射流器联接到封罩的一个或多个壁的托架。利用这种布置，合成射流器可与封罩壁的外表面间隔开。在合成射流器和封罩壁的外表面之间的这种间隔有助于将封罩所经历的任何振动与合成射流器隔绝，反之亦然。

此外，将参照诸如在恶劣应用中使用的电子机架的耐震封罩来描述本公开的实施例。恶劣应用可包括所有类型的交通工具，其中包括陆地、水中或空中交通工具。然而，应当理解，本公开的实施例也可在非恶劣应用中使用。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，这些实施例可以在用于台式计算机、服务器、手提电脑或诸如LED装置的任何其它电子装置中的机架中找到应用。在图1中，本公开的实施例被用于飞行器中。此类实施不是限制性的。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，在本公开中所描述的示例性封罩和合成射流组件可容易地在诸如坦克、卡车、拖车、轿车、公共汽车、船舶和舰艇的其它交通工具中实现。

图1是根据本公开的方面的示例性飞行器101的示意图100。飞行器101可以是商用飞行器、军用飞行器、直升机、无人驾驶飞行器系统或任何其它旋转或固定机翼的飞行器。为了控制飞行器101的各种操作，例如监测轮子、叶片或发动机，或者为了控制诸如照明或供氧的机载系统，可需要若干种电子装置。在某些示例中，这些电子装置可储存在飞行器101中的封罩102内的密封环境中。在航空电子领域，封罩102通常可被称为空中输送架(ATR)或航空电子机架。

此外，在图1中，还示出封罩102的放大视图。封罩102可包括可移除的前盖104和限定封罩102的内部和外部的外部壳体106。此外，封罩102可包括一个或多个导热卡轨108，其限定/提供用于接纳诸如印刷电路板(PCB)的电子装置112的狭槽110。可提供安装底脚114以有利于将封罩102借助于螺栓或其它此类紧固件联接到飞行器101上。此外，安装底脚114可充当电气接地以用于将封罩102接地到飞行器101的框架。

在一些实施例中，可移动的前盖104可包括一个或多个开口116，开口116可被构造成接纳用于将电子装置112联接到飞行器101上的其它装备(未示出)的一个或多个连接器。在关闭时，封罩102可为电子装置112形成气密地密封的环境，以保护它们不受粉尘、无线电波和其它外部环境因素的影响。

在操作期间，电子装置112可产生热量。然而，由于封罩102被气密地密封，由电子装置112产生的热量可捕集在封罩102内，从而进一步增加封罩102内的温度。这样的高热环境可损坏电子装置112。为了耗散来自封罩102内的热量，电子装置112可设有传导元件，该元件可将热量传导和转移到卡轨108。一种这样的传导元件可以是可沿电子装置112的外边缘设置的导热侧条118。此外，也可在电子装置112内设置导热的内部通道120。内部通道120可有助于形成从电子装置112到导热侧条118的导热通道，从而提供从内部到电子装置112的周边的直接的热通路。侧条118可被构造成提供从电子装置112的周边到卡轨108的热通路。备选地，传导元件可以是板状热机架(未示出)，例如可安装在电子装置112的PCB上的铝制热机架。这样的热机架可包括用于电子装置112的电子部件的狭槽。来自电子部件的热量可由热机架传导通过传导通道并转移到卡轨108。随后，可由外部壳体106从卡轨108传导热量。

此外，如图1所示，外部壳体106可包括具有顶壁122、底壁124、后壁126以及相对的侧壁128和130的机架。这些壁共同形成外部壳体106。此外，为了增加外部壳体106的表面积，可设置诸如多个热耗散翅片132的延伸表面。这些翅片132可被构造成从外部壳体106的壁伸出。在图1的示例中，翅片132示出为从侧壁128和130的外表面伸出。然而，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，翅片132可从外部壳体106的任何壁伸出。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，翅片132可沿壁的整个长度或沿壁的一部分延伸。

此外，虽然翅片132示出为矩形板的一维阵列，但应当理解，翅片132可以以任何其它已知的方式实现。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，翅片132可设计成V形槽板构型或U形槽板构型。此外，在图1中，翅片132沿外部壳体106竖直地延伸。然而，应当理解，在其它实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，翅片132可水平地或以一定角度延伸。

通常，在操作期间，外部壳体周围的空气可有助于大体上通过对流从翅片或外部壳体的任何其它表面耗散热量。此外，外部壳体的下部周围的空气可接收由外部壳体耗散的热量。受热的空气由于自然对流而在外部壳体附近上升，从而形成上升的空气流。当空气在外部壳体附近上升时，空气趋于接收从外部壳体的上部耗散的更多热量。因此，空气的温度可增加，并且其接收更多热量的能力可降低，从而降低空气作为封罩的冷却介质的有效性。

已经设想到诸如风扇、热交换器、冷却剂和冷却板的人造冷却机构。然而，最近，已强制执行对封罩尺寸的限制。对封罩尺寸的这些限制虽然使得可统一地制造封罩，但对封罩的尺寸和设计考虑设定了限制。此外，由于尺寸限制，使用诸如热交换器、风扇、冷却板和冷却剂的大而笨重的冷却装置可能不可行。此外，这些笨重的冷却装置中的一些可不适合耐震应用。因此，本公开的实施例需要使用小而轻的合成射流组件来冷却封罩102。图1示出了用于从封罩102散热的示例性合成射流组件134。在一个实施例中，合成射流组件134可沿封罩102的侧壁128可操作地联接。此外，合成射流组件134联接到翅片132附近以有效地耗散来自翅片132的热量。

图2是图1的封罩102的一部分的透视图200。特别地，图2描绘了代表封罩102的侧壁128的侧壁202和代表图1的合成射流组件134的合成射流组件204。此外，侧壁202的近侧大体由附图标记216表示，并且侧壁202的远侧大体由附图标记218表示。合成射流组件204可包括使用来自其周围的空气来形成流体流的一个或多个合成射流器206。更具体而言，合成射流器206可以是在合成射流器206的一个边缘处带有端口的细长的可扩张装置。应当指出，在图2的图示实施例中，端口可不可见，因为它们可沿合成射流器206的边缘朝侧壁202的远侧218定位。合成射流器206在一个冲程摄入诸如空气或介电液体的流体，并且在后续的冲程中通过端口消耗该流体。此外，端口可以以高速度消耗流体，从而形成夹带的空气流。由这些合成射流器206形成的夹带的空气流可横跨侧壁202以快的速率施力于流体，从而中断热边界层并从侧壁202的表面快速地带走热量。将参照图4A和图4B详细描述合成射流器206的工作。

虽然在图2的图示实施例中，合成射流组件204示出为可操作地联接到侧壁202，但应当理解，在其它实施例中，合成射流组件204可沿图1的封罩102的壁中的一个或多个联接。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，合成射流组件204可以可操作地联接到顶壁122、底壁124、后壁126或侧壁128、130。

在图2的当前示出的实施例中，诸如图1的翅片132的翅片208可沿侧壁202的至少一部分设置，使得翅片208沿侧壁202的部分延伸。在其它实施例中，翅片208可沿侧壁202的较短部分或沿侧壁202的整个表面积延伸。在另一实施例中，外部壳体106上可不存在翅片208。在翅片208沿侧壁202的整个表面延伸的情况中，合成射流组件204可设置在翅片208上和/或与翅片208的平面成一角度。角向放置可允许合成射流器206与翅片208的表面成一角度地释放流体射流。此外，在不存在翅片208的情况中，在不脱离本公开的范围的情况下，合成射流组件204可沿侧壁202的任何部分联接。

翅片208的定向也可改变。例如，在一个实施例中，翅片208可沿侧壁202的一部分竖直地延伸。这里，合成射流组件204可联接到侧壁202，使得合成射流器206沿翅片208的平面对齐。此外，合成射流器206的端口可沿翅片208的平面对齐，使得由合成射流器206产生的流体流在操作期间可在翅片208之间经过。在另一个实施例中，翅片208可沿侧壁202的一部分水平地或成一角度延伸。在这种情况下，合成射流组件204可联接到侧壁202，使得合成射流器206沿翅片208的平面对齐。然而，由合成射流器206产生的流体流可横跨翅片208而不是穿过翅片208经过。

合成射流组件204还可包括托架210，托架210可用来将合成射流器206可操作地联接到侧壁202。托架210可联接到侧壁202，使得合成射流器206定位在侧壁202的外表面212和托架210之间。因此，如图2中所描绘的，合成射流器206可联接到托架210，而托架210又可联接到侧壁202。利用这样的布置，合成射流器206可间接地联接到侧壁202，而不是直接地联接到侧壁202。特别地，在合成射流器206和侧壁202之间存在间距。这种间距有助于将由侧壁202所经受的任何振动与合成射流组件204隔绝，反之亦然。

此外，合成射流组件204可联接到托架210，使得合成射流组件204大致平行于托架210或设置成与托架210成一角度。备选地，托架210可联接到侧壁202，使得托架210大致平行于侧壁202或设置成与侧壁202成一角度。利用这样的布置，合成射流器206的端口可被构造成将流体流导向成大致平行于侧壁202的表面或与侧壁202的表面成一角度。此外，合成射流器206或托架210可分别可旋转地联接到托架210或侧壁202。这种可旋转的联接可允许合成射流器206相对于侧壁202的角度在操作期间变化。合成射流器206的角度的变化可由计算装置自动地管理。备选地，该角度可由操作者手动调整。

此外，在一个实施例中，合成射流组件204可定位成邻近侧壁202的外表面212。更特别地，合成射流器206可与侧壁202的外表面212间隔开。在侧壁202的外表面212和合成射流器206之间的这种间隔增加了合成射流组件204的效率。特别地，在合成射流器206和侧壁202之间的间隔防止/最小化由侧壁202经受的任何振动转移到合成射流组件204，反之亦然。例如，如果飞行器101(参见图1)在飞行中经历轻微的颠簸，则颠簸可传递到封罩102(参见图1)，从而振动侧壁202。根据本公开的实施例，由于合成射流器206与外部壳体106间隔开，由侧壁202经受的振动可不传递到合成射流器206。这些振动可损坏合成射流器206或影响其操作。因此，通过将合成射流器206与侧壁202的外表面212间隔开，可减少或消除这样的振动，从而防止对合成射流器206的任何损坏。

根据本公开的方面，可在合成射流组件204中使用任何数量的合成射流器206。在图2的当前设想的构型中，描绘了四个合成射流器206的二维阵列。然而，在其它实施例中，可采用更多或更少的合成射流器206。例如，可采用六个合成射流器206的二维阵列，或者可采用一个或多个合成射流器206的一维阵列。在本公开的范围内，还可设想到多维阵列。此外，可将任何数量的合成射流组件204联接到封罩，例如图1的封罩102。例如，可将一个或多个合成射流组件204沿封罩102的两个或更多个壁联接。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可沿相同的壁联接多于一个的合成射流组件204。

在一个实施例中，联接到托架210的合成射流器206的数量可取决于设置在封罩102内的电子装置112的额定功率。举例来说，如果封罩102内的电子装置112的额定功率较高，则可使用较多数量的合成射流器206。然而，如果电子装置112的额定功率较低，则可采用较少数量的合成射流器206。根据本公开的另一个方面，所采用的合成射流器206的数量可取决于封罩102的尺寸或环境。例如，如果封罩102相对较大，则可采用较多数量的合成射流器206。以类似的方式，如果封罩102相对较小，则可使用较少数量的合成射流器206。类似地，如果封罩102设置在诸如飞行器101的交通工具的高温区域中或周围，则可有利的是使用较多的合成射流器206。另一方面，如果封罩102设置在飞行器101的低温区域中或周围，则可使用较少数量的合成射流器206。另外，合成射流器206的行数也可根据翅片208的高度而变化。例如，如果翅片208具有较大高度，则可使用较大行数的合成射流器206。

此外，端口的对齐也可基于所需应用而构造。例如，所有端口可定位在大致类似的方向上。备选地，各个端口的定向角度可变化。在另一个实施例中，端口可在大致相反的方向上对齐。在这种情况下，合成射流器206可在两个不同的方向上从侧壁202散热。

在图2的图示实施例中，侧壁202可设计成使得在侧壁202的外表面212上形成部分封闭的空间。在一个实例中，诸如前盖104(参见图1)的前盖和诸如后壁126(参见图1)的后壁可延伸超过侧壁202的外表面212。备选地，侧壁202本身可被构造成使得侧壁202包括在侧壁202的边缘处的垂直的裙部214。这样的布置导致在侧壁202的外表面212上形成部分封闭的空间。在由后壁126和前盖104的延伸边缘形成部分封闭空间的情况中，托架210可联接到侧壁202，使得托架210的端部联接到前盖104和后壁126的延伸边缘。备选地，在侧壁202包括垂直的裙部214的情况中，托架210可联接到侧壁202，使得托架210的端部联接到裙部214。通过使用这些布置中的任一种，合成射流器206可设置在部分封闭的空间内。在其它实施例中，在不存在部分封闭的空间的情况下，托架210可联接到后壁126和前盖104的非延伸边缘。参照图3将详细描述托架210的构型。

图3是图2的合成射流组件204的分解图300的示意图。如图3中所描绘的，合成射流组件204可包括托架210、合成射流器206和用于合成射流器206的外壳302。此外，合成射流组件204也可包括将合成射流器联接到外壳302的固定装置306、将外壳302联接到托架210的紧固件304、以及将托架210固定到侧壁202的紧固装置308。此外，托架210可包括基板310和臂312。另外，每个合成射流器206可包括促动器314和端口316。

托架210的臂312可沿基板310的两个或更多个相对的边缘从基板310垂直地延伸。在图3的实施例中，托架210描绘为包括大致矩形的基板310和从基板310的两个相对的短边缘延伸的两个臂312。然而，应当理解，在不同的应用或实施例中，托架210的尺寸和形状可显著地不同。例如，托架210可具有大致正方形的基板、椭圆形基板、圆形基板或其它形状的基板。此外，臂312可从基板310的任何部分延伸。例如，在一些实施例中，臂312可沿基板310的长度、沿基板310的相邻边缘或沿基板310的圆周的任何部分(在圆形或半圆形基板的情况中)延伸。此外，在一些实施例中，臂312可从基板310的三个侧面延伸。备选地，在椭圆形或圆形基板的情况中，臂312可沿圆周的大部分延伸。合成射流器206的端口316可定位在其中不存在臂312的区域中。例如，在臂312沿基板310的三个边缘延伸的情况中，合成射流器206可联接使得其端口316与基板310的第四边缘对齐。

此外，臂312的长度可基于侧壁202的构型或合成射流器206的数量和/或布置。例如，如果侧壁202包括部分封闭的空间(参见图2)，则臂312的长度可比当侧壁202不具有部分封闭的空间时更短。此外，如果采用较大行数的合成射流器206，则臂312可以比采用减少行数的合成射流器206时更长。此外，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，臂312的长度可取决于合成射流器206的封罩构型和布置的组合。

除了将托架210联接到侧壁202之外，可将臂312固定到邻近侧壁202的封罩102的两个壁(代表图1的侧壁128)。在图1中，合成射流组件134示意性地描绘为联接到侧壁128。在这样的实施例中，托架210的臂312可联接到封罩102的前盖104和后壁126。类似地，在合成射流组件134联接到后壁126的情况中，托架210的臂312可联接到封罩102的两个侧壁128、130。在侧壁202包括裙部214的情况中，臂312可联接到裙部214。

可采用诸如螺钉、螺栓、垫圈、阻尼元件、鲁尔锁、胶水或焊接件的紧固装置308将托架210的臂312固定到侧壁202的相邻壁或侧壁202的裙部214。在图3的图示实施例中，两组螺钉被用作紧固装置308以将臂312固定到相邻壁或裙部214。可在臂312和封罩102中形成合适的孔口318以用于这样的紧固和固定。

此外，合成射流器206可以可操作地联接到外壳302。在不脱离本公开的范围的情况下，外壳302可具有各种形状或尺寸。例如，每个合成射流器206可具有单独的外壳302。在其它情况下，两个合成射流器206可共用相同的外壳302。备选地，相同的外壳302可结合布置在一行中的多个合成射流器206。在图3的图示实施例中，一个外壳302接纳一行的两个合成射流器206。对于这样的布置来说，外壳302可被构造成但不限于E形板。合成射流器206可设置在外壳302的中空部分中，使得其端口316从外壳302的中空分段向外延伸。在另一个实施例中，在每个外壳302使用单个合成射流器206的情况中，外壳302可被构造为U形板，其中合成射流器206设置在板的中空空间内。在另一个实施例中，多个合成射流器可被构造在直线形外壳中。图3中示出两个双射流器的E形外壳302。然而，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在合成射流组件204中采用更少或更多数量的外壳302。

可采用各种形式的固定装置306将合成射流器206固定到外壳302。在图示实施例中，每个合成射流器206采用三个夹子来将合成射流器206联接到外壳302。然而，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可采用更少或更多的夹子。此外，可采用其它固定装置306，例如，螺栓、螺钉、胶、焊接、搭扣配合螺母、双头螺栓、垫圈等。在一个实施例中，固定装置306可由弹性或吸振材料制成，该材料可被构造成有助于缓冲由合成射流组件134和/或封罩102所经受的任何振动(参见图1)。

继续参照图3，外壳302可使用任何通常已知的联接机构联接到托架210。例如，外壳302可临时地或永久性地联接到托架210。临时联接装置包括诸如螺钉或螺栓的紧固件304。永久性联接装置可包括焊接、机械成形或任何其它此类手段。在一些实施例中，紧固件304可由诸如塑料、弹簧线圈或橡胶的弹性或柔韧材料形成。备选地，在不脱离本公开的范围的情况下，可使用任何吸振材料。此外，外壳302可包括凹槽或孔口。诸如螺钉或螺栓的紧固件304可穿过外壳302中的孔口和基板310以将外壳302紧固到托架210。在紧固件304为螺钉的情况中，孔口可包括螺旋螺纹以接纳和接合螺钉的螺纹。应当理解，各种紧固件304是本领域中广泛已知的，并且在不脱离本公开的范围的情况下，这些装置中的任一种可用来将外壳302紧固到托架210。例如，在另一个实施例中，托架210可包括从基板310向下延伸的突起(未示出)。这些突起可与外壳302中的孔口以搭扣配合布置配合以机械地联接外壳302和托架210。

此外，为了保持在图3中描绘的两个外壳302之间、在外壳302和托架210之间、以及在外壳302和侧壁202的外表面212之间的间隙，可在各个层之间采用止挡件(未示出)。在一个实施例中，止挡件可安装在紧固件306周围。此外，止挡件可由柔韧或吸振材料形成以缓冲振动。备选地，在不脱离本公开的范围的情况下，止挡件可由任何其它已知的材料形成。

如前所述，可将任何数量的合成射流器206联接到托架210。图2和图3示出了布置成二维阵列的四个合成射流器。然而，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可在一维、二维或多维阵列中联接更少或更多数量的合成射流器206。例如，合成射流组件204可包括3×2阵列的六个合成射流器206。备选地，合成射流组件204可包括1×2阵列的两个合成射流器206。在不脱离本公开的范围的情况下，其它示例可包括1×3阵列、1×1阵列或2×6阵列的合成射流器206。

合成射流器206的促动器314可能够形成由电刺激导致的周期性应力。周期性应力可导致合成射流器206的端口316周期性地打开和关闭。因此，在一个实施例中，促动器314可包括振荡隔膜。电源可联接到振荡隔膜，使得隔膜随着电能的施加而振荡。当隔膜向外振荡时，流体可被摄入合成射流器206中，而当隔膜向内振荡时，流体可离开合成射流器206。用于促动器314的电能可从封罩102内的电源或从外部电源提供。在图3的图示实施例中，促动器314示出为包括在合成射流器206的相对表面上的两个圆形板。应该指出的是，图中所示促动器314在合成射流器206上的位置纯粹是示例性的，并且本公开不限于促动器314的任何具体位置。此外，虽然促动器314在图3的实施例中示出为圆形板，但在其它情况下，促动器314可与合成射流器206的表面共延伸或具有其它形状。此外，促动器314可采用单个连续部分的形式。备选地，促动器314的多个不连续部分可用来促动合成射流器206的相应表面。

用于促动器314的合适材料的示例包括压电材料、磁致伸缩材料(来自线圈的磁场彼此吸引/排斥)或形状记忆合金。在某些压电材料中，合适的促动器材料可包括双晶片压电构型，其中两个压电层被异相激励以产生弯曲。此外，压电材料可包括其中一个压电层设置在预加应力的不锈钢垫片上的其它构型，或其中一个压电层设置在黄铜垫片上的蜂鸣器元件构型。在另一个实施例中，促动器材料可并入陶瓷材料。

在操作期间，合成射流器206可被构造成将流体流导向通过端口316。对于此动作来说，促动器314可被构造成在两个阶段(压缩和膨胀，在此期间端口分别打开和关闭)之间的压电效应的影响之下振动。参照图4A和图4B可更好理解合成射流器206的操作。

图4A是根据本公开的示例性实施例的诸如图2和图3的合成射流器206的合成射流器在压缩或排出阶段期间的剖视图400。图4B是合成射流器在膨胀或摄入阶段期间的剖视图420。如图所示，例如，在图4A和图4B中，合成射流器206包括第一柔性结构402和第二柔性结构404。至少一个促动器314可联接到第一柔性结构402和第二柔性结构404中的至少一个。此外，可在第一柔性结构402和第二柔性结构404之间设置柔顺壁406以限定室408。柔顺壁406可包括端口410，诸如图3的端口316，以便有利于在室408和周围环境之间的流体连通。此外，代表侧壁202或翅片208(参见图2)的表面411设置在合成射流器206的端口410附近。来自合成射流器206的流体流可用来在操作期间冷却表面411。

为了开始操作，由压电促动器314取得少量电能，以使促动器314振动。在图4A中所示合成射流器206的操作的第一阶段期间，促动器314可朝室408向内压缩(大体由附图标记414描绘)，从而将流体通过端口410排出室408。在图4B所示的合成射流器206的操作的第二阶段期间，促动器314可远离室408向外膨胀(大体由附图标记416描绘)，从而将流体通过端口410吸入室408。促动器314可设计成使得促动器214的几何形状允许振动动作将流体通过端口410且吸入室408，然后接着将流体再次通过端口410排出室408。通过端口410抽吸和排出的物理原理可以是不同的。当流体通过端口410被抽吸时，端口410可将流体从完全围绕合成射流器206的区域抽吸。因此，吸入室408的流体体积的大部分包括来自端口410周围的区域的流体。当合成射流器206将流体排出端口410时，形成流体射流412。流体射流412可被构造成使得在流体射流412中形成涡环。涡环是移动通过相同或不同流体的旋转流体的区域，在该区域，流型通常呈现超环面(甜甜圈)形状。更具体而言，通过将流体射流412推入静态流体的团块而形成涡环。这些涡环有助于中断可沿自然对流冷却表面形成的层流薄膜。流体射流412以高速度行进并从周围夹带额外的流体，从而增强冷却性能。

此外，流体射流412可以以多种方式被导向。例如，流体射流412可被导向成使得流体射流412大致垂直于表面411。这样的方向趋于为流体射流412导向至的表面411的区域提供额外的局部冷却。在另一示例中，流体射流412可被导向成使得流体射流412大致平行于表面411。在这种情况下，流体射流412沿流体射流412的周边夹带额外的流体以提供额外的冷却能力。因此，冷却表面411的流体的量不但包括从室408排出的流体，而且包括由流体射流412夹带的流体。

图5是示出用于从封罩散热的示例性方法的流程图500。参照图1至图4将描述该方法。该方法始于步骤502，其中诸如图2的合成射流组件204的合成射流组件沿诸如封罩102的封罩的诸如侧壁202的侧壁可操作地联接。如此前参照图1至图3所描述地，一个或多个合成射流组件204可以可操作地联接到一个或多个侧壁202。此外，每个合成射流组件204可包括一个或多个合成射流器206。在一些实施例中，可采用两个或更多个合成射流器206的二维布置。在其它实施例中，可采用一维或多维阵列布置。此外，合成射流器206可以可操作地联接到侧壁202，使得它们与侧壁202的表面间隔开。

随后，合成射流组件204可被激励，如由步骤504所指示的。在步骤506处，合成射流器206可被构造成生成流体射流412。为此，合成射流器206内的促动器314可响应于施加的电能而振荡。由于振荡，合成射流器206可在两个冲程(压缩和膨胀)之间切换。在膨胀冲程期间，促动器314可被构造成远离诸如室408的室振荡，以使室408膨胀。这样的膨胀可迫使合成射流器206的端口410周围的诸如空气的流体进入合成射流器内的室408。随后，促动器314可转变到第二冲程–压缩冲程。在该冲程期间，促动器314可被构造成朝室408振荡，从而使室408压缩。这样的压缩力迫使室408内存在的流体以非常高的速度离开合成射流器206，从而产生流体射流412。

随后，在步骤508处，流体射流412可朝封罩102的一个或多个壁被导向，以从该一个或多个壁散热。例如，流体射流412可用来从侧壁202散热。为此，流体射流412可被导向成在侧壁202的表面上流动，并从侧壁202接收热量。当流体射流412以高速度在侧壁202的表面上流动时，流体射流412以快的速率从侧壁202散热，从而有效地冷却侧壁202。

除了有效地冷却封罩之外，以上所述合成射流组件可在其它航空应用中使用，因为合成射流组件不具有移动部件。由于这些组件不包括任何轴承或其它易磨损部件，其生命周期比起目前可用的热管理系统更长。此外，由于在本公开的合成射流器和待冷却的封罩的表面之间保持间距，由封罩经历的振动不可转移到合成射流器，反之亦然。

虽然本文中仅图示和描述了本发明的某些特征，但本领域的技术人员会想到许多修改和变化。因此，应当理解，所附权利要求意图涵盖落在本公开的真正精神之内的所有这样的修改和改变。

Claims (16)

1.一种封罩，包括：

外部壳体，其具有一个或多个壁；

合成射流组件，其构造成从所述一个或多个壁耗散热量，且包括：

托架，其可操作地联接到所述外部壳体的一个或多个壁；以及

两个或更多个合成射流器，其可操作地联接到所述托架，其中，所述两个或更多个合成射流器布置成多维阵列；

其中，所述两个或更多个合成射流器联接到所述托架，使得所述两个或更多个合成射流器与所述外部壳体的一个或多个壁的表面间隔开。

2.根据权利要求1所述的封罩，其特征在于，还包括一个或多个发热的电子装置。

3.根据权利要求2所述的封罩，其特征在于，所述合成射流组件中的合成射流器的数量基于所述一个或多个发热的电子装置的额定功率。

4.根据权利要求1所述的封罩，其特征在于，所述外部壳体还包括设置在所述外部壳体的一个或多个壁中的至少一个上的延伸表面。

5.根据权利要求4所述的封罩，其特征在于，所述两个或更多个合成射流器包括端口，流体通过所述端口被导向成平行于所述一个或多个壁、所述外部壳体的延伸表面或所述一个或多个壁和所述外部壳体的延伸表面两者；或者，所述流体通过所述端口被导向成成角度于所述一个或多个壁、所述外部壳体的延伸表面或所述一个或多个壁和所述外部壳体的延伸表面两者。

6.一种耐震封罩，所述封罩包括：

外部壳体，其具有外表面和一个或多个壁且包括：

延伸表面，其设置在所述外部壳体的一个或多个壁中的至少一个上；

合成射流组件，其构造成从所述延伸表面耗散热量，其中，所述合成射流组件设置成邻近所述延伸表面，并且包括：

托架，其联接到所述一个或多个壁中的至少一个；

一个或多个合成射流器，其可操作地联接到所述托架，使得所述一个或多个合成射流器设置成邻近所述外部壳体的外表面；以及

外壳，所述外壳被构造成将一个或多个合成射流器可操作地联接到托架；

其中，所述一个或多个合成射流器联接到所述托架，使得所述一个或多个合成射流器与所述外部壳体的外表面间隔开。

7.根据权利要求6所述的耐震封罩，其特征在于，所述一个或多个合成射流器联接到所述 托架，使得所述合成射流器设置在所述托架和所述外部壳体的外表面之间。

8.根据权利要求6所述的耐震封罩，其特征在于，所述一个或多个合成射流器布置成一维阵列、多维阵列或它们的组合。

9.根据权利要求6所述的耐震封罩，其特征在于，所述合成射流组件中的合成射流器的数量基于设置在耐震封罩内的一个或多个电子装置的额定功率、耐震封罩的尺寸、延伸表面的高度、耐震封罩周围的空气的温度或速度中的至少一个。

10.根据权利要求6所述的耐震封罩，其特征在于，所述一个或多个合成射流器包括端口，流体通过端口被导向成平行于或成角度于设置在外部壳体的一个或多个壁中的至少一个上的延伸表面。

11.一种合成射流组件，包括：

托架；以及

两个或更多个合成射流器，其联接到托架，其中，两个或更多个合成射流器布置成多维阵列；

其中，所述两个或更多个合成射流器可操作地联接到托架，使得两个或更多个合成射流器与可操作地联接到托架的封罩间隔开。

12.根据权利要求11所述的合成射流组件，其特征在于，所述两个或更多个合成射流器设置在外壳中且经由一个或多个弹性紧固件联接到托架。

13.根据权利要求11所述的合成射流组件，其特征在于，所述两个或更多个合成射流器中的每一个包括端口，端口构造成在合成射流器的第一冲程期间摄入流体并在合成射流器的第二冲程期间射出流体。

14.根据权利要求13所述的合成射流组件，其特征在于，所述两个或更多个合成射流器包括压电促动器。

15.根据权利要求11所述的合成射流组件，其特征在于，所述托架包括：

基板；以及

至少两个臂，其从基板的相对端垂直延伸，其中，托架的两个臂联接到封罩。

16.一种用于从封罩的一个或多个壁耗散热量的方法，方法包括：

将合成射流组件邻近封罩的延伸表面安装，其中，合成射流组件包括：

托架，其可操作地联接到封罩；

一个或多个合成射流器，其可操作地联接到托架，使得一个或多个合成射流器与封罩的外表面间隔开；

从一个或多个合成射流器产生流体射流；以及

将流体射流朝封罩的一个或多个壁导向，以从一个或多个壁耗散热量。