CN106643264B - 一种多孔圆筒型涡翅片 - Google Patents
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Abstract
一种多孔圆筒型涡翅片，由矩形底座（1）、中间开有方孔的支架（2）和多孔圆筒型翼（3）组成。所述中间开有方孔的支架的一边垂直安装在矩形底座的边上；所述多孔圆筒型翼的一侧安装在所述中间开有方孔的支架上，多孔圆筒型翼的轴线与水平面呈一定角度，所述多孔圆筒型翼的轴线在水平面上的投影与矩形底座的长度方向平行。所述多孔圆筒型翼导层流空气变为紊流，因其圆筒筒身上开有30个圆孔和30个椭圆孔，圆孔与椭圆孔交替排列，无论气流从哪个方面过来都可以将层流空气诱导为紊流形式；圆筒内还会产生大量的涡流，提高散热效果。本发明多孔圆筒型涡翅片结构简单、制造方便，以较小成本大幅提高壳体换热效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种多孔圆筒型涡翅片，属于航空机载设备热交换技术领域。
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，目前所安装散热片主要是利用增加散热面积的方法，来提高散热能力。这种形式会导致设备体积和重量大幅增加，降低飞机性能。在安装布置方面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，本发明提出不需要增加外部动力，通过布置多孔圆筒型涡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
本发明的目的是，为了克服了有技术中，通过增加换热面积提高壳体散热导致体积和重量大幅增加的传统换热方法的不足，本发明提供一种多孔圆筒型涡翅片。
实现本发明的技术方案是，一种多孔圆筒型涡翅片，由矩形底座、中间开有方孔的支架和多孔圆筒型翼组成。所述中间开有方孔的支架的一边垂直安装在矩形底座的边上；所述多孔圆筒型翼的一侧安装在所述中间开有方孔的支架上，多孔圆筒型翼的轴线与水平面呈一定角度，所述多孔圆筒型翼的轴线在水平面上的投影与矩形底座的长度方向平行。
所述多孔圆筒型翼为多孔金属薄板卷绕而成的圆筒型结构；其上均匀分布有圆孔和椭圆孔；在多孔圆筒的长度方向，圆筒筒壁上设置有多排圆孔和多排椭圆孔，圆孔和椭圆孔依次相间均匀排列；椭圆孔的短轴方向与多孔圆筒的轴线平行，椭圆孔的短轴方向与相邻圆孔的直径重合。
所述矩形底座是金属矩形板料结构，用于安装在散热壳体表面；根据散热壳体表面形状不同，所述矩形底座可以是平板结构，也可以曲面结构，便于矩形底座很吻合地贴在散热壳体表面。
所述中间开有方孔的支架为一长方形金属板结构，其一边的宽度与矩形底座的宽度相同；其相对的一边制作为弧形，弧形的半径与多孔圆筒型翼的外圆半径一致；支架中间开有矩形孔。
所述多孔圆筒型翼与中间开有方孔的支架的夹角θ为90°～135°。
所述圆筒筒壁上开有30个圆孔和30个椭圆孔，在圆筒筒壁的长度方向，6个圆孔和6个椭圆孔依次相间均匀排列；在圆筒筒壁的圆周方向，6个圆孔和6个椭圆孔均匀分布；由于圆孔与椭圆孔交替排列，无论气流从哪个方面过来都可以将层流空气诱导为紊流形式；圆筒内还会产生大量的涡流，提高散热效果。
所述矩形底座粘接或焊接在散热设备壳体上。
所述矩形底座和中间开有方孔由金属板加工而成。
本发明的有益效果是，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，而是通过多孔圆筒型涡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量。本发明多孔圆筒型涡翅片可以在曲面布置，翼侧可以形成涡流，布置方便；本发明多孔圆筒型涡翅片结构简单、制造方便，以较小成本大幅提高壳体换热效率；本发明多孔圆筒型涡翅片，当流以散热面的汽车速度过大时可以起到降噪的作用，不会像传统的结构一样产生啸叫声。本发明多孔圆筒型涡翅片无需外部动力，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为多孔圆筒型涡翅片轴测图；
图2为多孔圆筒型涡翅片相关尺寸的轴测图；
图3为多孔圆筒板金展开图；
图4为多孔圆筒板金展开图的A向放大图；
图5为支架的放大图；
图中，1是矩形底座；2是支架；3是多孔圆筒型翼；
L1为底座长度，d为底座宽度。δ金属板厚度，H支架高度，θ为支架与多孔圆筒的夹角，L2为多孔圆筒的长度，φ为圆筒直径，L2为多孔圆筒板金展开的长度，φ为圆筒板金展开后的宽度，ψ为小圆孔的直径，R1为椭圆孔长轴，R2为椭圆孔短轴，m为两小圆孔圆心的横向距离，n两小圆孔圆心的纵向距离，a为支架通孔宽度，b为支架通孔的长度。
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、图3、图4和图5所示。
本实施例一种多孔圆筒型涡翅片，包括矩形底座1，中间开有方孔的支架2和多孔圆筒型翼3三个部分。矩形底座1粘接或焊接在散热设备壳体上，通过支架2支撑住多孔圆筒型翼3，支架2与圆筒3成θ角。矩形底座1和支架由钣金分割、冲压、加工而成，钣金厚度δ为4mm；多孔圆筒钣金厚度为2mm。
多孔圆筒型翼为单侧分布，由矩形底座1、中间开有方孔的支架2和多孔圆筒筒型翼3组成。支架2为矩形结构件，其底边与矩形底座1垂直相连，其单侧与多孔圆筒型翼3的相连并将多孔圆筒型翼3支撑在矩形底座1上。多孔圆筒型翼3沿周向筒身均匀分布了圆孔及椭圆孔，这样不论空气气流从哪个方向吹向散热件，都可将层流空气诱导为紊流，并将一部分空气引导垂直吹向壳体强化散热。
本实施例中，矩形底座1的长度L1为40mm，宽度d为30mm。
中间开有方孔的支架2的高度H为60mm，宽度d为30mm，中间方孔的长a为15mm，宽b为30mm。
本实施例中多孔圆筒型翼3的圆筒直径Φ为50mm，长度L2为170mm；多孔圆筒型翼上的圆孔直径为10mm，两小圆孔圆心的横向距离m为26.25mm；两小圆孔圆心的纵向距离n为30mm；椭圆孔长轴R1为16mm，椭圆孔短轴R2为8mm，支架与多孔圆筒的夹角θ为120°。
矩形底座1为矩形结构件，仅起到通过中间开有方孔的支架2固定多孔圆筒型翼3的作用，为了减轻该翅片质量，在保证结构安装稳定的情况下尽可能减小矩形底座1的尺寸和重量，而且可以加工成曲面有利于其在曲面布置。层流空气无论从前侧还是后侧流经多孔圆筒型涡翅片时，在中间开有方孔的支架2和多孔圆筒型翼3的诱导下形成涡流，将壳体外层流空气间的传导换热转换为对流换热，提高对流换热系数，且一部分气流通过圆筒吹向壳体强化散热。在多孔圆筒型涡翅片安装时，沿主气流流动方向，开口朝向气流来流方向。
本发明在强化传热场协同理论指导下对于多孔圆筒型涡翅片结构进行优化，使其诱导层流空气为紊流提高壳体热耗散率，而且无需外部动力，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 (7)
1.一种多孔圆筒型涡翅片，其特征在于，所述多孔圆筒型涡翅片由矩形底座、中间开有方孔的支架和多孔圆筒型翼组成；所述中间开有方孔的支架的一边垂直安装在矩形底座的边上；所述多孔圆筒型翼的一侧安装在所述中间开有方孔的支架上，多孔圆筒型翼的轴线与水平面呈一定角度，所述多孔圆筒型翼的轴线在水平面上的投影与矩形底座的长度方向平行；
所述多孔圆筒型翼为多孔金属薄板卷绕而成的圆筒型结构；其上均匀分布有圆孔和椭圆孔；在多孔圆筒的长度方向，圆筒筒壁上设置有多排圆孔和多排椭圆孔，圆孔和椭圆孔依次相间均匀排列；椭圆孔的短轴方向与多孔圆筒的轴线平行，椭圆孔的短轴方向与相邻圆孔的直径重合。
2.根据权利要求1所述的一种多孔圆筒型涡翅片，其特征在于，所述矩形底座是金属矩形板料结构，用于安装在散热壳体表面；根据散热壳体表面形状不同，所述矩形底座是平板结构或曲面结构，便于矩形底座吻合地贴在散热壳体表面。
3.根据权利要求1所述的一种多孔圆筒型涡翅片，其特征在于，所述中间开有方孔的支架为一长方形金属板结构，其一边的宽度与矩形底座的宽度相同；其相对的一边制作为弧形，弧形的半径与多孔圆筒型翼的外圆半径一致；支架中间开有方孔，该方孔为矩形孔。
4.根据权利要求1所述的一种多孔圆筒型涡翅片，其特征在于，所述多孔圆筒型翼与中间开有方孔的支架的夹角θ为90°～135°。
5.根据权利要求1所述的一种多孔圆筒型涡翅片，其特征在于，所述圆筒筒壁上开有30个圆孔和30个椭圆孔，在圆筒筒壁的长度方向，6个圆孔和6个椭圆孔依次相间均匀排列；在圆筒筒壁的圆周方向，6个圆孔和6个椭圆孔均匀分布；由于圆孔与椭圆孔交替排列，无论气流从哪个方面过来都可以将层流空气诱导为紊流形式；圆筒内还会产生大量的涡流，提高散热效果。
6.根据权利要求1所述的一种多孔圆筒型涡翅片，其特征在于，所述矩形底座粘接或焊接在散热设备壳体上。
7.根据权利要求1所述的一种多孔圆筒型涡翅片，其特征在于，所述矩形底座和中间开有方孔的支架由金属板加工而成。
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