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本期,3D科學谷將分享一個3D打印飛機燃油滑油熱交換器(FCOC)的設計案例,這一熱交換器集成了螺旋內部結構,制造材料為高強度3D打印鋁合金材料7A77.60L,其表面積增加了146%,壁厚減少50%,傳熱率提高300%,在設計和效率方面實現了突破。
3D打印FCOC熱交換器的內表面。來源:Ansys
面向增材制造的設計,提升熱交換器性能
飛機機翼中冷卻的燃油,將可能產生結晶從而阻塞系統,但這些冷卻的燃料也為調節飛機燃燒室、機械和電氣系統的溫度提供了一種方法。通過燃油滑油熱交換器(FCOC)在機油和燃料之間傳遞熱能,將能夠起到以下作用:
使機油冷卻到足以潤滑和冷卻系統
防止燃料結晶
使燃油接近點火溫度
FCOC熱交換器需要滿足嚴格的尺寸,形狀和重量限制才能適合飛機的配置,因此這類熱交換器的設計優化是具有挑戰的,在設計時受限于最大化內壁的表面積和內壁厚度等因素。
通常,FCOC熱交換器是相對而言易于設計與制造的管殼式熱交換器。而借助金屬增材制造-3D打印技術,拓撲優化和計算流體力學(CFD)仿真技術,能夠設計與制造出以往無法生產的熱交換器。
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