[发明专利]一种燕形涡翅片

说明书

技术领域

本发明涉及一种燕形涡翅片，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。目前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，通过布置燕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

本发明克服了现有技术中，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，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燕形涡翅片。

本发明是通过以下措施来实现的：

本发明一种燕形涡翅片，包括三角底座1、三角肋板3和燕形翼2三个部分，三者相互连接。该三角底座1为三角形结构件，将燕形涡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，可以平面，也可以是曲面，为了减轻燕形涡翅片重量，三角底座1仅单侧布置；该三角肋板3为三角形结构件，其底边与三角底座1垂直相连，其斜边与燕形翼2的底部相连并将燕形翼2支撑在三角底座1上，同时与双侧的燕形翼2共同诱导层流空气为紊流；该燕形翼2为两个半径r的圆弧状连接件，将层流空气诱导为紊流。

其中，该燕形涡翅片有三个结构参数，即底座长度c、燕翅高度b和燕形翼半径r；燕翅高度b的确定，需同时满足最佳弦展比A=b/c和燕形翼半径r的设置条件。

作为上述形式的燕形涡翅片，根据流体力学优化燕形涡翅片的弦展比A和燕形翼半径r，使燕形涡翅片破坏空气层流形成最大强度紊流。流经燕形涡翅片双侧层流空气都能形成涡流，有利于其在曲面布置。其结构简单、制造方便，将层流空气诱导为紊流空气提高壳体热耗散率，而且无需外部动力。

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，而是通过燕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；②燕型涡翅片双侧都有燕形翼，两侧都可以形成涡流，有利于其在壳体曲面布置；③燕型涡翅片结构简单、制造方便，以较小成本大幅提高壳体换热效率；④燕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为本发明的立体结构示意图；

图2（a）为燕形涡翅片的主视图；

图2（b）为燕形涡翅片的俯视图；

图2（c）为燕形涡翅片的左视图；

图中序号、代号说明如下：

1为三角底座，2为燕形翼，3为三角肋板；

C为底座长度，b为燕翅高度，k为底座宽度。

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（a）、图2（b）、图2（c）所示。两侧对称分布，它由三角底座1、燕形翼2和三角肋板3组成，三者相互连接。该三角肋板3为三角形结构件，其底边与三角底座1垂直相连，其斜边与燕形翼2的底部相连并将燕形翼2支撑在三角底座1上。该燕形翼2为两个半径r的圆弧状连接件，将层流空气诱导为紊流。该三角底座1为三角形结构件，仅起到固定燕型涡翅片的作用，为了减轻该翅片质量，在保证可靠安装情况下尽可能减小三角底座1的尺寸和重量，而且有利于其在曲面布置。

其中，该燕形涡翅片有三个结构参数，即底座长度c、燕翅高度b和燕形翼半径r；燕翅高度b的确定，需同时满足最佳弦展比A=b/c和燕形翼半径r的设置条件。

层流空气从双侧流经燕型涡翅片时，在三角肋板3和燕形翼2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。根据流体力学优化燕形涡翅片的弦展比A和燕形翼半径r，可以获得最佳的扰动效果。在燕型涡翅片安装时，头部在前，尾部在后，和气体流动方向相同。

本发明在强化传热的场协同理论指导下对于燕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。