CN106231861B - 一种波浪型散热翅片 - Google Patents

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Abstract

一种波浪型散热翅片，它包括翅片1、支架2和底座3三部分；该波浪型散热翅片通过整体冲压弯折形成，无需考虑各部分之间的连接问题。所述底座3可将波浪型散热翅片固定在机载设备的壳体上；所述支架2分为c、d两部分，形状均为矩形，矩形中部掏空，呈对称分布，c、d两部分的底边分别与底座3的a、b两部分垂直连接，支架2中c、d两部分各自的顶部与翅片1尾部两侧连接并将翅片1支撑在支架2上；该翅片1横截面为波浪形，可将层流空气诱导为紊流；该波浪型散热翅片有六个重要结构参数，其尺寸都是根据实际情况需要选取；结构简单、制造方便，易于曲面布置，提高散热效率且无需外部动力。

Description

一种波浪型散热翅片
技术领域
本发明涉及一种波浪型散热翅片，特别涉及一种应用于流经壳体空气为层流，对温度、重量和可靠性有严格要求的机载设备的换热翅片。属于航空机载设备可靠性技术领域。
背景技术
机载设备功率密度大、散热能力差的特点导致其油液温度过高，危及飞行安全，油温过高是亟待解决的问题。当流经机载设备的空气为层流时，由于传热过程中的大部分热阻都集中在空气侧，目前安装散热片扩大散热面积的方法导致设备体积和重量大幅增加，降低飞机性能。现有的散热翅片大多针对单侧气流，不适合在曲面上布置，为了提高对层流空气的诱导和可靠性，项目提出不需要增加外部动力，通过布置波浪型散热翅片诱导流经层流空气为紊流，主要通过提高对流换热系数而不是增加换热面积的方法来控制机载设备的温度。
发明内容
本发明克服了现有技术中换热方法的不足，避免了通过增加换热面积来提高壳体散热效率导致设备体积和重量大幅增加的弊端，提供了无需外部动力、通过诱导流经壳体层流空气为紊流、减小换热装置重量和体积的一种波浪型散热翅片。
本发明是通过以下措施来实现的：
本发明一种波浪型散热翅片，包括翅片1、支架2和底座3三部分，它们的特征是：该波浪型散热翅片通过整体冲压弯折形成，无需考虑各部分之间的连接问题。所述底座3分为a、b两部分，a、b两部分的形状均为矩形，对称分布，可将波浪型散热翅片固定在机载设备的壳体上，根据壳体表面形状及结构不同，可以固定在平面，也可以固定在曲面；所述支架2分为c、d两部分，形状均为矩形，矩形中部掏空，呈对称分布，c、d两部分的底边分别与底座3的a、b两部分垂直连接，支架2中c、d两部分各自的顶部与翅片1尾部两侧连接并将翅片1支撑在支架2上；所述翅片1横截面为波浪形，可将层流空气诱导为紊流；该波浪型散热翅片有六个重要结构参数，翅首入口高度H1、翅尾出口高度H2、翅片1入口圆弧半径R1、翅片1出口圆弧半径R2、翅片1宽度L1和翅片1出口宽度L2；这些重要结构参数的尺寸可根据实际情况需要选取。
作为上述波浪型散热翅片，根据流体力学优化波浪型散热翅片的翅片1入口圆弧半径R1、翅片1出口圆弧半径R2、翅首入口高度H1、翅尾出口高度H2、翅片1宽度L1和翅片1出口宽度L2，使波浪型散热翅片破坏空气层流形成紊流以提高壳体对流换热效率；同时其结构简单、制造方便，易于曲面布置，提高散热效率且无需外部动力。
本发明制作简单，首先，对矩形金属材料进行冲压切割；然后，再按设计形状进行冲压弯折，便可制作成该波浪型散热翅片。
本发明的有益效果是：①本发明不同于传统通过安装换热片扩大换热面积方法来提高壳体换热量，而是通过波浪型散热翅片诱导空气层流为紊流提高对流换热系数方法提高换热效率；②波浪型散热翅片采用对称结构，并使用双支座固定方法，可在不规则壳体曲面布置；③波浪型散热翅片结构简单、制造方便，以较小成本大幅提高壳体换热效率；④波浪型散热翅片无需外部动力，对体积、重量和可靠性有严格要求的机载设备来说具有理论意义和实用价值。
附图说明
图1为本发明波浪型散热翅片的立体结构示意图。
图2为本发明波浪型散热翅片的轴侧视图。
图3a为本发明波浪型散热翅片正视图。
图3b为本发明波浪型散热翅片侧视图。
图3c为本发明波浪型散热翅片仰视图。
图4为本发明波浪型散热翅片制作方法流程示意图。
图中序号、代号说明如下：
1为翅片，2为支架，3为底座；
a、b属于底座3中的两部分，c、d属于支架2中的两部分；
L1为翅片1宽度，L2为翅片1出口宽度，L3为底座长度，H1为翅首入口高度，H2为翅尾出口高度，R1为翅片1入口圆弧半径、R2为翅片1出口圆弧半径。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作具体说明。
本发明实施例的结构如图1和图2和图3a、b、c所示。波浪型散热翅片的两侧机构对称分布，由翅片1、支架2和底座3组成，支架2中c、d两部分的底部与底座3中a、b两部分垂直相连，支架2中c、d两部分的顶部分别与翅片1的尾部两侧相连并将翅片1支撑在支架2上。该波浪型散热翅片有六个重要结构参数，即翅首入口高度H1、翅尾出口高度H2、翅片1入口圆弧半径R1、翅片1出口圆弧半径R2、翅片1宽度L1和翅片1出口宽度L2。这些重要结构参数的尺寸可根据实际情况需要选取。
所述底座3分为a、b两部分，a、b两部分的形状均为矩形，对称分布，可将波浪型散热翅片固定在机载设备的壳体上，根据壳体表面形状及结构不同，可以固定在平面，也可以固定在曲面；在保证可靠安装情况下尽可能减小底座3的a、b两部分的尺寸，既能减小整体重量，又利于其在不规则曲面布置。
支架2分为c、d两部分，形状均为矩形，矩形中部掏空，呈对称分布，c、d两部分的底边分别与底座3的a、b两部分垂直连接，支架2中c、d两部分各自的顶部与翅片1尾部两侧连接并将翅片1支撑在支架2上。支架2中c、d两部分起到支撑和连接的作用，宽度过窄会影响构件强度，过宽会影响翅片1出口宽度L2，进而阻碍空气流动，减弱该波浪型散热翅片的散热效果，因此需要合理设计c、d两部分的宽度；同时可在c、d两部分上做轻量化处理，既能保持强度需求，减轻重量，又可增强空气流动效果。
翅片1横截面为波浪形，可将层流空气诱导为紊流；翅片1的重要结构参数有：翅首入口高度H1、翅尾出口高度H2、翅片1入口圆弧半径R1、翅片1出口圆弧半径R2和翅片1宽度L1；这些重要结构参数的尺寸可根据实际情况需要选取。层流状态的空气流经翅片1下侧形成涡流，壳体外空气的主要换热方式由传导换热变为对流换热，对流换热系数得到提高，壳体的散热效率也得到提高。根据流体力学优化波浪型散热翅片的主要参数：翅片1入口圆弧半径R1、翅片1出口圆弧半径R2、翅首入口高度H1、翅尾出口高度H2、翅片1宽度L1和翅片1出口宽度L2，可以获得最佳的扰动效果。
在波浪型散热翅片安装时，头部在前，尾部在后，与气体流动方向相同。
本发明制作方法流程示意图如图4所示，首先，依照图中切割线所示，对矩形金属材料进行冲压切割；然后，再按照图1、图2和图3a、b、c的形状进行冲压弯折，便可制作成该波浪型散热翅片，其中1为翅片部分，2为支架部分，3为底座部分，4为废料。其制作方法的具体实施步骤如下：
⑴按照设计要求选择金属平板，并按设计尺寸将金属平板裁成合适大小；
⑵将裁剪好的金属平板按照图4所示划分出翅片1、支架2、底座3和废料4四个部分，确定切割线和弯折线；
⑶按照图4切割线进行冲压切割，即将图4中的废料4去除；
⑷将经过冲压切割后的金属平板中的翅片1弯折成图3a、b、c中的形状，同时按图4中弯折线进行弯折，使翅片1与支架2垂直连接，使支架2与底座3垂直连接，至此该波浪型散热翅片制作完成。
本发明基于流体力学和传热学理论，可对波浪型散热翅片结构进行优化，使其诱导层流空气为紊流从而提高壳体散热效率。同时本发明的波浪型散热翅片工作时无需外部动力，且结构简单、制造方便，对重量和可靠性有严格要求的机载设备来说具有重大理论意义和工程应用价值。

Claims (1)

1.一种波浪型散热翅片，其特征在于：它包括翅片(1)、支架(2)和底座(3)三部分；该波浪型散热翅片通过整体冲压弯折形成，无需考虑各部分之间的连接问题；所述底座(3)分为a、b两部分，其形状均为矩形，对称分布，将波浪型散热翅片固定在机载设备的壳体上，根据壳体表面形状及结构不同，固定在平面上，也能固定在曲面上；所述支架(2)分为c、d两部分，形状均为矩形，矩形中部掏空，呈对称分布，c、d两部分的底边分别与底座(3)的a、b两部分垂直连接，支架(2)中c、d两部分各自的顶部与该翅片(1)尾部两侧连接并将翅片(1)支撑在支架(2)上；所述翅片(1)横截面为波浪形，能将层流空气诱导为紊流；该波浪型散热翅片有六个重要结构参数，翅首入口高度H1、翅尾出口高度H2、翅片(1)入口圆弧半径R1、翅片(1)出口圆弧半径R2、翅片(1)宽度L1和翅片(1)出口宽度L2；这些重要结构参数的尺寸是根据实际情况需要选取；
作为上述波浪型散热翅片的重要结构参数，即R1、R2、H1、H2、L1和L2，能使波浪型散热翅片破坏空气层流形成紊流以提高壳体对流换热效率；结构简单、制造方便，易于曲面布置，提高散热效率且无需外部动力。
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