一种可振动矩形翼涡产生器[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 212109716 U(45)授权公告日 2020.12.08

(21)申请号 202020241668.6(22)申请日 2020.03.03

(73)专利权人 兰州交通大学

地址 730000 甘肃省兰州市安宁区88号(72)发明人 韩田　宋克伟　武祥　吴帅　

胡东亮　张生朝　(74)专利代理机构 武汉尚齐知识产权代理事务

所(普通合伙) 42261

代理人 胡艳(51)Int.Cl.

F28F 13/12(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

(54)实用新型名称

一种可振动矩形翼涡产生器

(57)摘要

本实用新型属于强化传热领域，更具体地说，特别涉及一种可振动矩形翼涡产生器，包括固体壁面和涡产生器，所述涡产生器设置于所述固体壁面上，所述涡产生器为弹性材质且尾部有缺口，使得所述涡产生器尾部可以在一定角度内摆动，当有来流时，涡产生器可以发生振动。具有冲压模具简单、制造成本低廉、换热效率高和紧凑性好的特点。

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权　利　要　求　书

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1.一种可振动矩形翼涡产生器，包括固体壁面(1)和涡产生器(2)，其特征在于，所述涡产生器(2)设置于所述固体壁面(1)上，所述涡产生器(2)的底边与来流方向之间夹角θ为30-70度，所述涡产生器(2)为弹性材质且尾部有缺口(201)，使得所述涡产生器(2)尾部可以在一定角度内摆动，当有来流时，所述涡产生器(2)可以发生振动。

2.根据权利要求1所述的可振动矩形翼涡产生器，其特征在于：所述涡产生器(2)为矩形。

3.根据权利要求1所述的可振动矩形翼涡产生器，其特征在于：所述缺口(201)位于所述涡产生器(2)尾部底端，所述缺口(201)高度为所述涡产生器(2)高度的0.2-0.4倍，所述缺口(201)长度为所述涡产生器(2)底边长度的0.4-0.6倍。

4.根据权利要求1所述的可振动矩形翼涡产生器，其特征在于：所述涡产生器(2)厚度为0.01-0.05mm。

5.根据权利要求1所述的可振动矩形翼涡产生器，其特征在于：多个所述涡产生器(2)沿着气体流动方向排列，排列方式为顺排或叉排。

6.根据权利要求1所述的可振动矩形翼涡产生器，其特征在于：所述涡产生器(2)的材质为铝或者铜。

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一种可振动矩形翼涡产生器

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技术领域

[0001]本实用新型属于强化传热领域，更具体地说，特别涉及一种可振动矩形翼涡产生器。

背景技术

[0002]随着科技的进步，人们开始追求更加简单高效的换热器。在生产生活中，换热器主要通过热传导和热对流这两种最基本的传热方式进行热量交换，而导热性能主要取决与材料自身的属性，因而如何增强换热器对流侧的换热效率成为了研究人员需要解决的问题。现阶段，在换热表面安装涡产生器是一种有效提高换热表面换热效率的方式。[0003]为了进一步增强对于固体壁面的对流换热性能，可以改变涡产生器的结构。实用新型内容

[0004]本实用新型的目的在于提供一种可振动矩形翼涡产生器，具有冲压模具简单、制造成本低廉、换热效率高和紧凑性好的特点，以解决上述背景技术中提出的问题。[0005]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：[0006]一种可振动矩形翼涡产生器，包括固体壁面和涡产生器，所述涡产生器设置于所述固体壁面上，所述涡产生器的底边与来流方向之间夹角θ为30-70度，所述涡产生器为弹性材质且尾部有缺口，使得所述涡产生器尾部可以在一定角度内摆动，当有来流时，所述涡产生器可以发生振动。[0007]进一步的，所述涡产生器为矩形。[0008]进一步的，所述缺口位于所述涡产生器尾部底端，所述缺口高度为所述涡产生器高度的0.2-0.4倍，所述缺口长度为所述涡产生器底边长度的0.4-0.6倍。经过实验，采用此参数设计的涡产生器换热性能更好。[0009]进一步的，所述涡产生器厚度为0.01-0.05mm。经过实验，采用该厚度的涡产生器更加容易产生振动。[0010]进一步的，多个所述涡产生器的沿着气体流动方向排列，排列方式为顺排或叉排。所述涡产生器前部先与流体接触，此设计可使涡产生器前后端之间产生压差，形成涡旋。所述涡产生器可采用不同排布方式，可以参与强化换热过程。顺排排布对气体流动阻力较低，但对于换热壁面的冲击不够，采用叉排排布对气体流动阻力较高，可以提高对换热壁面的冲击。

[0011]进一步的，所述涡产生器的材质为铝或者铜。该材料常用，易于生产制造。[0012]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：[0013]1、本实用新型通过对涡产生器设置缺口，使得涡产生器尾部具有可振动的效果，从而提高换热效率。其原理是在流体的冲刷和涡产生器自身弹性作用下，涡产生器在产生纵向涡强化换热的同时，涡产生器自身发生振动，从而引起周围流体的扰动增加，提高换热效率。

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流体流经涡产生器时可以在流道内产生纵向涡，减薄边界层增加了流体扰动，促

进了冷热流体间相互混合，提高了固体壁面的换热系数。[0015]同时流体冲刷涡产生器时，在涡产生器前后会产生压力差，压力差使得涡产生器后部发生弯曲，也可以减小流动阻力。涡产生器受流体冲刷发生弯曲时，由于涡产生器材料本身的弹性，在换热器通道内流动稳定时涡产生器可以保持一定的弯曲度；在流动不稳定时，涡产生器会发生回弹，在自身弹性和压差的作用下涡产生器振动，涡产生器的不断振动对流体造成扰动，从而增加了流体流动的紊流度，强化了固体壁面的换热。[0016]因此，涡产生器产生的纵向涡使得涡产生器后区域的换热得到强化。可振动涡产生器发生弯曲时可以减小流动的阻力，在保留涡产生器强化换热优点的基础上，可进一步增强对于固体壁面的对流换热性能。[0017]2、本实用新型实用性高，在实际应用中，换热器的工况是多变的，来流的速度并不恒定，采用固定样式的涡产生器并不能保证在实际工况下的换热性能，使用可振动矩形翼涡产生器，涡产生器的形态会随着来流的变化而变化，更贴近工程实际；同时，涡产生器自身振动，对于涡产生器自身具有一定的清洁作用，减轻了因为灰尘堆积、油污附着而造成的换热表面传热恶化

附图说明

[0018]图1为本实用新型一种可振动矩形翼涡产生器整体结构示意图；[0019]图2为本实用新型一种可振动矩形翼涡产生器俯视图；[0020]其中：1、固体壁面；2、涡产生器；201、缺口。

具体实施方式

[0021]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0022]请参阅图1-2，

[0023]一种可振动矩形翼涡产生器，包括固体壁面1和涡产生器2，所述涡产生器2设置于所述固体壁面1上，所述涡产生器的底边与来流方向之间夹角θ为45度，所述涡产生器2为弹性材质且尾部有缺口201，使得所述涡产生器2尾部可以在一定角度内摆动，当有来流时，所述涡产生器2可以发生振动。[0024]在一优选方案中，所述涡产生器2为矩形。[0025]在一优选方案中，所述缺口201位于所述涡产生器2尾部底端，所述缺口201高度为所述涡产生器2高度的0.2-0.4倍，所述缺口201长度为所述涡产生器2底边长度的0.4-0.6倍。经过实验，采用此参数设计的涡产生器2换热性能更好。[0026]在一优选方案中，所述涡产生器2厚度为0.01-0.05mm。经过实验，采用该厚度的涡产生器2更加容易产生振动。[0027]在一优选方案中，多个所述涡产生器2的沿着气体流动方向排列，排列方式为顺排或叉排。所述涡产生器2前部先与流体接触，此设计可使涡产生器2前后端之间产生压差，形

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成涡旋。所述涡产生器2可采用不同排布方式，可以参与强化换热过程。顺排排布对气体流动阻力较低，但对于换热壁面的冲击不够，采用叉排排布对气体流动阻力较高，可以提高对换热壁面的冲击。

[0028]在一优选方案中，所述涡产生器2的材质为铝或者铜。该材料常用，易于生产制造。[0029]工作原理：将涡产生器2以叉排的方式设置在固体壁面1上，当流体流过涡产生器2时，固体壁面1的对流换热过程开始，涡产生器2起到导流作用，流体流经涡产生器2时在涡产生器2前后存在压差，在压差的作用下流体流动方向发生改变，在固体壁面1上方产生二次流涡旋，二次流涡旋加速了靠近固体壁面1热流体与来流的冷流体间的交换，从而强化了二次流涡旋流经区域固体壁面1的对流换热。同时在涡产生器2前后压差的作用下，涡产生器2与固体壁面分开的部分，也就是涡产生器2的尾部会发生弯曲变形，在流动稳定时，涡产生器2自身弹性和涡产生器2前后压差平衡，涡产生器2可以保持一定的弯曲度，与弯曲前相比可以减小流动阻力。而在来流不稳定时，在流体的冲刷下，涡产生器2尾部会在流体冲击力和自身弹性的作用下发生振动，涡产生器2振动增加了固体壁面1上方流体的不稳定性，二次流强度增大，促进了固体壁面1的对流换热。[0030]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

[0031]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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图1

图2

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