平衡并且最小化穿過(guò)芯部90的壓力損耗。
[0058]通過(guò)增材制造內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)120是波狀外形的，使得穿過(guò)芯部90的流動(dòng)路徑120可以是非均勻的，并且可包括非均勻流動(dòng)通道124。S卩，每個(gè)流動(dòng)通道124在流動(dòng)面積方面可相對(duì)于沿在正面104和背面106之間的每個(gè)流動(dòng)通道124的長(zhǎng)度的距離變化。例如，相對(duì)較小弧半徑的流動(dòng)通道124的流動(dòng)面積可以是與相對(duì)較大弧半徑的流動(dòng)通道124的流動(dòng)面積不同的流動(dòng)面積，使得穿過(guò)流動(dòng)路徑120的總流動(dòng)面積橫跨流動(dòng)路徑120平衡(圖7)。
[0059]芯部90的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)120也可以經(jīng)由增材制造定制，以使應(yīng)力平衡并且定制增材制造換熱器64，以適應(yīng)例如最大結(jié)構(gòu)負(fù)載或最大熱容量。S卩，由于加工成本以及折疊均勻換熱表面，然后將表面有效釬焊在一起的能力，換熱器制造的常規(guī)方法對(duì)流動(dòng)通道和結(jié)構(gòu)特征可具有相對(duì)有限的變化潛能。
[0060]增材制造工藝有利于可唯一定制基于熱傳遞要求的幾何結(jié)構(gòu)以自始至終使應(yīng)力水平平衡，并且由此優(yōu)化選擇用于該單元的材料的壽命容量的方法。例如，翅片密度、厚度和類型可自始至終變化，以使應(yīng)力相對(duì)于熱負(fù)載平衡。對(duì)于最大結(jié)構(gòu)負(fù)載，內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)120可包括例如盒子、蜂窩結(jié)構(gòu)、三角形或其他承重類型結(jié)構(gòu)，而對(duì)于最大熱容量，內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)120可包括例如提供顯著表面積的薄表面。由局部改變幾何結(jié)構(gòu)而不是全部改變幾何結(jié)構(gòu)的增材制造提供的集中方法將減少可增加成本和重量的過(guò)度設(shè)計(jì)。
[0061]參照?qǐng)D8，入口整流罩96和出口整流罩98可符合優(yōu)化設(shè)計(jì)整合工藝諸如計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模型增材制造，以提供可減少管道式換熱器系統(tǒng)62的總體尺寸和重量的理想的低損耗空氣動(dòng)力學(xué)整流罩。
[0062]在另一個(gè)公開(kāi)的非限制性實(shí)施例中，入口整流罩96和/或出口整流罩98可整體或部分地由有利于從芯部90進(jìn)行熱傳遞的材料增材制造。入口整流罩96和出口整流罩98提供顯著表面積以有利于熱傳遞，并且由此作為有效的散熱片工作以進(jìn)一步增加換熱器64的表面積，而不考慮換熱器芯部90是增材制造還是常規(guī)制造。結(jié)合波狀外形增材制造技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)理想的機(jī)艙空氣動(dòng)力學(xué)線，而無(wú)需由于當(dāng)前制造限制進(jìn)行折中。
[0063]在一個(gè)公開(kāi)的非限制性實(shí)施例中，入口整流罩96和/或出口整流罩98的至少一個(gè)表面130 (也在圖9中示出)可以增材制造為芯部90、框架92和/或安裝布置94的延伸部，以有利于從芯部90進(jìn)行熱傳遞。表面130是波狀外形的，以符合入口整流罩96和/或出口整流罩98的空氣動(dòng)力學(xué)線，從而沿管道100有效地輸送氣流，但可以由與入口整流罩96和/或出口整流罩98的其余部分的材料不同的材料制造。替代地，入口整流罩96和/或出口整流罩98完全由有利于此類熱傳遞的材料增材制造。S卩，入口整流罩96和/或出口整流罩98可以整體或部分地由與機(jī)艙組件66的材料不同的材料制造。
[0064]在另一個(gè)公開(kāi)的非限制性實(shí)施例中，所述至少一個(gè)表面130是換熱器芯部140的表面，諸如具有用于熱傳遞的相對(duì)大表面積和流體流動(dòng)通道的多個(gè)薄的、略微分開(kāi)的板的增材制造板式換熱器。即，換熱器芯部140被增材制造，使得表面130是波狀外形的，以符合入口整流罩96和/或出口整流罩98的空氣動(dòng)力學(xué)線。應(yīng)當(dāng)理解，至少一個(gè)表面130可以包括山形、淺凹或其他模式以有利于熱傳遞以及氣流控制。
[0065]減少的壓力損耗允許管道式換熱器系統(tǒng)62的總體尺寸減小，以有利于例如理想的機(jī)艙航空曲線。由于減小的系統(tǒng)尺寸也可以實(shí)現(xiàn)成本減少。
[0066]除非本文另外指出或上下文明確矛盾，否則在本說(shuō)明書(shū)上下文中(特別是在隨附權(quán)利要求書(shū)的上下文中)所使用的術(shù)語(yǔ)“一”、“一個(gè)”、“該”和類似表述被解釋為涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)兩者。與數(shù)量結(jié)合使用的修飾語(yǔ)“約”包括所述的數(shù)值并且具有上下文所規(guī)定的含義(例如，其包括與具體數(shù)量的測(cè)量相關(guān)聯(lián)的誤差程度)。本文所公開(kāi)的所有范圍均包括端點(diǎn)，并且該端點(diǎn)彼此進(jìn)行獨(dú)立組合。應(yīng)當(dāng)理解，相對(duì)位置術(shù)語(yǔ)諸如“向前”、“向后”、“上部”、“下部”、“上方”、“下方”等是以交通工具的正常工作姿態(tài)作為參考的，而不應(yīng)被認(rèn)為是以其他方式進(jìn)行限制。
[0067]雖然不同的非限制性實(shí)施例具有具體例示的部件，但本發(fā)明實(shí)施例不限于那些特定組合。可以結(jié)合來(lái)自其他非限制性實(shí)施例中任何一個(gè)的特征或部件使用來(lái)自非限制性實(shí)施例中任何一個(gè)的部件或特征中的一些。
[0068]應(yīng)當(dāng)理解，相似附圖標(biāo)號(hào)在貫穿若干附圖中識(shí)別對(duì)應(yīng)或類似元件。也應(yīng)當(dāng)理解，雖然在例示實(shí)施例中公開(kāi)了特定部件布置，但其他布置也將從其中獲益。
[0069]雖然示出、描述和要求保護(hù)特定步驟順序，但應(yīng)當(dāng)理解，這些步驟可以以任何次序執(zhí)行、分開(kāi)或組合，并且仍將從本公開(kāi)獲益。
[0070]前面的描述是示例性的而非由其內(nèi)的限制因素所限定。各種非限制性實(shí)施例在本文中被公開(kāi)，然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到根據(jù)以上教導(dǎo)的各種修改和變化將落在隨附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在隨附權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)，本公開(kāi)可以與所具體描述不同的方式實(shí)踐。出于該原因，隨附權(quán)利要求書(shū)應(yīng)當(dāng)被研究以確定真實(shí)范圍和內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的管道式換熱器系統(tǒng)，其包括: 具有波狀外形的外部幾何結(jié)構(gòu)的增材制造換熱器芯部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部的正面為至少部分弧形的。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部的后面為至少部分弧形的。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部的所述正面是波狀外形的，使得進(jìn)入所述芯部的氣流在整個(gè)所述正面上大體垂直于所述正面。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部的所述正面是波狀外形的，使得進(jìn)入所述芯部的氣流大體垂直于所述正面。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部的所述正面延伸到其內(nèi)定位有所述芯部的管道的擴(kuò)散區(qū)域中。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部的背面為非平面的，并且所述芯部為至少部分弧形的。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部的所述背面為波狀外形的，使得離開(kāi)所述芯部的氣流在整個(gè)所述背面上大體垂直于所述背面。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部的所述正面為波狀外形的，使得離開(kāi)所述芯部的氣流大體垂直于所述背面。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部的所述背面延伸到其內(nèi)定位有所述芯部的管道的收縮區(qū)域中。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部為至少部分弧形的，以便定位在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)艙內(nèi)。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)為波狀外形的，使得穿過(guò)所述芯部的多個(gè)流動(dòng)通道中的至少一個(gè)貫穿所述流動(dòng)通道的長(zhǎng)度變化。13.一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的管道式換熱器系統(tǒng)，其包括: 具有波狀外形的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)的增材制造換熱器芯部。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部為至少部分弧形的，以便定位在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)艙內(nèi)。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)為波狀外形的，使得穿過(guò)所述芯部的多個(gè)流動(dòng)通道中的至少一個(gè)貫穿所述流動(dòng)通道的長(zhǎng)度變化。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部的所述內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)的翅片密度相對(duì)于沿所述流動(dòng)通道的所述長(zhǎng)度的距離變化。17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的管道式換熱器系統(tǒng)，其中所述芯部的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)為非均勻的。18.—種制造用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的換熱器的方法，其包括: 增材制造換熱器的芯部，以設(shè)定局部表面積對(duì)流動(dòng)面積的比率，從而控制沿所述芯部的每單位長(zhǎng)度的壓降。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述芯部的外部幾何結(jié)構(gòu)和內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)相對(duì)于其內(nèi)定位有所述芯部的管道為波狀外形的。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述芯部、圍繞所述芯部的框架和用于所述框架的安裝布置由單一材料增材制造。
【專利摘要】一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的管道式換熱器系統(tǒng)包括具有波狀外形的外部幾何結(jié)構(gòu)和/或內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)的增材制造換熱器芯部。增材制造用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的換熱器的方法包括增材制造換熱器的芯部，以設(shè)定局部表面積對(duì)流動(dòng)面積的比率，從而控制沿所述芯部的每單位長(zhǎng)度的壓降。
【IPC分類】F02C7/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105525994
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510684286
【發(fā)明人】J.T.施米茨
【申請(qǐng)人】聯(lián)合工藝公司
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2015年10月20日
【公告號(hào)】EP3012436A1, US20160108813