CN109786895A - 一种基于扰流的分流装置及其分流方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种基于扰流的分流装置及其分流方法。本发明公开了一种基于扰流的分流装置，包括：第一主通道、分支通道和扰流结构；第一主通道的第一端设置有进口，分支通道两端分别设置有出口与进口；分支通道设置在第一主通道的侧壁，且分支通道的进口与第一主通道连通，分支通道的数量为两个以上；扰流结构固定在第一主通道的内壁，且扰流结构位于相邻分支通道之间。该分流装置结构简单、紧凑，控制了分支通道内流体的流量，提高了流速的均一性，从而保证了散热的均一性，解决了传统的并行风结构能够收缩的程度范围变小，导致散热不均，甚至出现回流现象，难以满足散热均一性的需求的问题。
Description
技术领域
本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种基于扰流的分流装置及其分流方法。
背景技术
传热、散热是一个与人类生活息息相关的领域，大到各种能源、电力设施、小到人民日常生活的手机、空调、新能源汽车等等无不与其相关。在传热、散热领域，风冷，液冷是最为常见的方式，其散热效果与流体属性、流动状态密切相关。
在一些领域，如新能源汽车动力电池热管理、电子散热、材料控制成型等等，其不仅仅有散热效率的需求，更有散热均一性的需求。如新能源汽车动力电池热管理系统电池热管理系统中的经典并行风冷结构，其不仅考虑了散热效率，更考虑了散热均一性的需求。但随着电池模组集成度越来越高，传统通过调节进风主通道的截面尺寸收缩程度来提高电池散热均一性的方法，由于并行风冷结构能够收缩的程度范围变小，导致散热不均，甚至出现回流现象，难以满足散热均一性的需求。
发明内容
本发明提供了一种基于扰流的分流装置及其分流方法，解决了在电池模组集成度越来越高的需求下，传统的并行风结构能够收缩的程度范围变小，导致散热不均，甚至出现回流现象，难以满足散热均一性的需求的问题。
其具体技术方案如下：
本发明提供了一种基于扰流的分流装置，包括：第一主通道、分支通道和扰流结构；
所述第一主通道的第一端设置有进口，所述分支通道两端分别设置有出口与进口；
所述分支通道设置在所述第一主通道的侧壁，且所述分支通道的进口与所述第一主通道连通，所述分支通道的数量为两个以上；
所述扰流结构固定在所述第一主通道的内壁，且所述扰流结构位于相邻所述分支通道之间。。
优选地，所述扰流结构位于所述第一主通道与所述分支通道的连接处。
优选地，所述扰流结构为翅片或节流孔板。
优选地，还包括：第二主通道；
所述第二主通道设置有出口，所述第二主通道的侧壁与所述分支通道的出口连通。
优选地，所述第一主通道的第二端设置有出口。
优选地，多个所述分支通道对称设置在所述第一主通道的两侧。
优选地，所述扰流结构为圆环形翅片。
优选地，所述第一主通道的截面为方形或圆形；
所述分支通道的截面为方形或圆形。
优选地，所述第一主通道的第一端至第二端的宽度逐渐减小。
本发明还提供了一种基于扰流的分流的方法，采用上述分流装置，包括以下步骤：
将流体从第一主通道的进口通入，所述流体经所述第一主通道的过程中，所述流体经扰流结构的扰动后向分支通道分流，然后所述流体经所述分支通道的出口流出。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种基于扰流的分流装置，使用该分流装置时，流体通入第一主通道，在其经流第一主通道的过程中，扰流结构对流体的流场进行扰动，调节各分支通道进口处局部压力，从而控制了流入分支通道内流体流量，提高了流速的均一性，进而保证了散热的均一性。该分流装置结构简单、紧凑，可广泛应用于各种能源设施和电力设施的传热散热或流体分流领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于扰流的分流装置的一种结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于扰流的分流装置的第一种剖视图；
图3为本发明实施例提供的一种基于扰流的分流装置的第二种剖视图；
图4为本发明实施例提供的一种基于扰流的分流装置的第三种剖视图；
图5为本发明实施例提供的一种基于扰流的分流装置的另一种结构示意图；
图6为本发明实施例图5的剖视图；
图7为本发明应用例提供的一种基于扰流的分流装置的结构示意图；
其中，附图标记如下：
1、第一主通道；2、分支通道；3、第二主通道；4、扰流结构；5、第一主通道的进口；6、第二主通道的出口。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种基于扰流的分流装置及其分流方法，用于解决传统的并行风结构能够收缩的程度范围变小，导致散热不均，甚至出现回流现象，难以满足散热均一性的需求的问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种基于扰流的分流装置的一种结构示意图。
请参阅图2，本发明实施例提供的一种基于扰流的分流装置的第一种剖视图。
请参阅图3，本发明实施例提供的一种基于扰流的分流装置的第二种剖视图。
请参阅图4，本发明实施例提供的一种基于扰流的分流装置的第三种剖视图。
本发明实施例提供了一种基于扰流的分流装置，包括：第一主通道1、分支通道2和扰流结构4。
第一主通道1的第一端设置有进口，分支通道2两端分别设置有出口与进口；
分支通道2设置在第一主通道1的侧壁，且分支通道2的进口与第一主通道1连通，分支通道2的数量为两个以上；
如图2至4所示，扰流结构4固定在第一主通道1的内壁且扰流结构4与第一主通道1的侧壁连接。扰流结构4位于相邻分支通道2之间，其中，扰流结构4可以位于靠近第一主通道1与分支通道2的连接处，也可以位于第一主通道1与分支通道2的连接处，扰流结构4在此基础上可以设置在靠近第一主通道1进口的一侧，也可以设置在远离第一主通道1进口的一侧，此处对扰流结构4的设置位置和安装置角度不做具体限定，具体位置可以根据待散热装置的具体需求在第一主通道1与分支通道2的连接处和附近进行调整。
需要说明的是，扰流结构4设置在靠近第一主通道1进口的一侧时，可以减小相对应连通的分支通道2的流体的流量，扰流结构4设置在远离第一主通道1进口的一侧时，可以增加相对应连通的分支通道2的流体的流量。
如图2和图4所示，扰流结构4位于在第一主通道1与分支通道2的连接处，且远离第一主通道1进口的一侧，增加了相对应连通的分支通道2的流体的流量，限制了流体进入下游分支通道2的流量。图2和图4中，扰流结构4与第一主通道1侧壁分别呈直角和钝角设置。如图3所示，扰流结构4位于在第一主通道1内且靠近第一主通道1与分支通道2的连接处，且远离第一主通道1进口的一侧，增加了相对应连通的分支通道2的流体的流量，限制了流体进入下游分支通道2的流量。
需要说明的是，本发明实施例对分支通道2的数量不做具体限定，分支通道2的数量根据待散热装置的具体结构进行调整，匹配待散热装置。
使用该分流装置时，流体通入第一主通道1，在其经流第一通道的过程中，扰流结构4对流体的流场进行扰动，调节各分支通道2进口处局部压力，从而控制了流入分支通道2内流体流量，提高了流速的均一性，从而保证了散热的均一性。该分流装置结构简单、紧凑，可广泛应用于各种能源设施和电力设施的传热散热或流体分流领域。
请参阅图5，本发明实施例提供的一种基于扰流的分流装置的另一种结构示意图。
请参阅图6，本发明实施例图5的剖视图。进一步地，本发明实施例中，扰流结构4位于所述第一主通道1与分支通道2的连接处。
进一步地，扰流结构4为翅片或节流孔板。
需要说明的是，本发明实施例中，扰流结构4的形状和大小不做具体限定，扰流结构4的形状和大小根据待散热的装置的具体结构进行调整，需保证分支通道流体流量或流速基本相同，从而确定扰流结构4的形状和大小。
进一步地，多个分支通道2可以设置在第一主通道1的一侧，也可以设置在第一主通道1的两侧，本发明实施例中，多个分支通道2对称设置在第一主通道1的两侧。
进一步地，第一主通道1的截面可以为方形，也可以为圆形；分支通道2的截面可以为方形，也可以为圆形，此处对第一主通道1的形状不做具体限定。
如图1至4所示，第一主通道1和分支通道2的截面均为方形，且扰流结构4为方形片状翅片，方形片状翅片的两端与第一主通道1的两内侧壁连接，底端与第一主通道1的内底部连接。如图5至6所示，第一主通道1和分支通道2的截面均为圆形，相应的，图5至图6中的扰流结构4的圆环形翅片。圆环形翅片外侧与第一主通道1内壁连接，使得圆环形翅片固定在第一主通道1内。
进一步地，基于扰流的分流装置还包括：第二主通道3。
第二主通道3设置有出口，第二主通道3的侧壁与分支通道2的出口连通。
如图5和图6所示，第二主通道3的数量为2个圆管，且对称设置在第一主通道1的两侧，分支通道2与第二主通道3连接，分支通道2的流体经第二主通道3的出口流出。流体仅在管路内部流动，而不与热源发生直接接触，因而图5和图6所示的分流装置更适用的流体为液体。
如图1至4所示，分支通道2固定在相邻电池模组之间，流体与热源直接接触，分支通道2未与第二主通道3连接，因而图1至图4的分流装置更适用的流体为气体。
进一步地，第一主通道1的第二端还可以设置出口。
如图3和图4所示，流体经第一主通道1进入分支通道2流出的同时，还可以经第一主通道的出口6流出。
进一步地，第一主通道1的第一端至第二端的宽度逐渐减小扰流结构4。当第一主通道1的第一端至第二端的宽度逐渐减小时，可以降低各扰流结构4高度，但各分支通道2达到同样的分流效果，其降低比例与第一主通道1收缩程度有关。
以上是对本发明实施例提供的一种基于扰流的分流装置的实施例进行详细的描述，以下将对本发明实施例提供的一种基于扰流的分流方法的一个应用例进行详细的描述。
请参阅图7，本发明应用例提供的一种基于扰流的分流装置的结构示意图。
当第一主通道1内未设置扰流结构4、流体为空气、热源为动力电池时，该结构即为动力电池热管理传统并行风冷结构。从左往右，5个分支通道2(a、b、c、d、e)内空气流量依次增加(流量：a>b>c>d>e)，其中分支通道2a和分支通道2b占据大部分的空气流量，且分支通道2e甚至还可能出现回流的现象，各分支通道2的流体分布不均，从而导致散热不均。虽然通过调整第一主通道1的主通道的截面尺寸收缩程度能一定程度改善各电池间的流速一致性，但随着电池模组的紧凑化及电池数量的增多，通过调整第一主通道1的主通道的截面尺寸收缩程度范围变窄，改善各电池间的流速一致性效果将变弱(参考文献：Kai Chen,Shuangfeng Wang,Mengxuan Song,et al.Structure optimization of parallel air-cooled battery thermal management system.International Journal of Heat andMass Transfer 111(2017)943–952)。
图1至图4的分流装置进行应用时，如图7所示，第一主通道1的一侧连通有5个分支通道2，流体经过第一主通道1，通过扰流结构4控制流体进入分支通道2的流量，从而防止了a和b通道占据大部分的流量，避免e通道发生回流的现象在分支通道2内对热源进行散热后，从第二通道的出口排出。
以上是对本发明实施例提供的一种基于扰流的分流装置的应用例进行详细的描述，以下将对本发明实施例提供的一种基于扰流的分流方法的一个实施例进行详细的描述。
本发明实施例提供了一种基于扰流的分流的方法，采用基于扰流的分流装置，包括以下步骤：
将流体从第一主通道的进口5通入，流体经第一主通道1的过程中，流体经扰流结构4的扰动后向分支通道2分流，然后流体经分支通道2的出口流出。
利用该分流方法，使得各分支通道2内流体流量或流速均一，从而保证了散热的均一性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于扰流的分流装置，其特征在于，包括：第一主通道、分支通道和扰流结构；
所述第一主通道的第一端设置有进口，所述分支通道两端分别设置有出口与进口；
所述分支通道设置在所述第一主通道的侧壁，且所述分支通道的进口与所述第一主通道连通，所述分支通道的数量为两个以上；
所述扰流结构固定在所述第一主通道的内壁，且所述扰流结构位于相邻所述分支通道之间。
2.根据权利要求1所述的分流装置，其特征在于，所述扰流结构位于所述第一主通道与所述分支通道的连接处。
3.根据权利要求1所述的分流装置，其特征在于，所述扰流结构为翅片或节流孔板。
4.根据权利要求1所述的分流装置，其特征在于，还包括：第二主通道；
所述第二主通道设置有出口，所述第二主通道的侧壁与所述分支通道的出口连通。
5.根据权利要求1所述的分流装置，其特征在于，所述第一主通道的第二端设置有出口。
6.根据权利要求1所述的分流装置，其特征在于，多个所述分支通道对称设置在所述第一主通道的两侧。
7.根据权利要求3所述的分流装置，其特征在于，所述扰流结构为圆环形翅片。
8.根据权利要求1所述的分流装置，其特征在于，所述第一主通道的截面为方形或圆形；
所述分支通道的截面为方形或圆形。
9.根据权利要求1所述的分流装置，其特征在于，所述第一主通道的第一端至第二端的宽度逐渐减小。
10.一种基于扰流的分流的方法，其特征在于，采用权利要求1至9任意一项所述的分流装置，包括以下步骤：
将流体从第一主通道的进口通入，所述流体经所述第一主通道的过程中，所述流体经扰流结构的扰动后向分支通道分流，然后所述流体经所述分支通道的出口流出。
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