一种X型转子发动机表面织构化轻质散热结构及制备方法技术

技术编号：43289542 阅读：13 留言：0更新日期：2024-11-12 16:10

本发明专利技术公开了一种X型转子发动机表面织构化轻质散热结构及制备方法，涉及内燃机动力技术领域，包括散热翅片，散热翅片内部与两表面上设置有微米散热结构，两表面上的微米散热结构错位设置，微米散热结构为沿散热翅片圆周方向平行周期分布的锯齿形V型槽结构。该散热结构中的微米散热结构，增加了翅片表面的散热面积，改变了翅片表面的粗糙度，且降低了散热翅片的结构体积，在提高转子发动机散热效率的同时降低转子发动机整机质量。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于内燃机动力领域，具体涉及一种x型转子发动机表面织构化轻质散热结构及制备方法。

技术介绍

1、x型转子发动机作为一种新型高效循环特种内燃机，不仅继承了传统三角转子发动机的优势，如结构紧凑、运行高效、制造成本低廉等，更在噪声控制和功重比方面有了显著的提升。这使得x型转子发动机在小型低成本无人机领域具有极大的应用潜力。

2、然而，任何内燃机在运行过程中都会产生热量，因此散热问题始终是内燃机设计中的一个重要环节。对于x型转子发动机而言，风冷散热翅片结构是一种典型的散热方式。翅片通过增大散热面积，提高空气与发动机之间的热交换效率，从而达到散热的目的。但在小型无人机这一特殊应用场景中，散热翅片结构的优化却面临着诸多挑战。首先，由于无人机的体积较小，安装空间十分有限，这就限制了散热翅片的尺寸和形状。其次，无人机的重量也是一个需要考虑的关键因素。如果散热翅片过重，将会增加无人机的整体重量，从而影响其飞行性能和载荷能力。

3、因此，在优化x型转子发动机的散热翅片结构时，需要综合考虑散热效率、发动机重量和安装空间等多个因素。传统的优化方法，如改变翅片形状或增加翅片数量，虽然可能在一定程度上提升散热效率，但往往也会增加发动机的重量或占用更多的安装空间，严重影响了x型转子发动机在小型无人机上的应用。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种x型转子发动机表面织构化轻质散热结构及制备方法，从而在提高转子发动机散热效率的同时降低发动机整机重量。</p>

2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种x型转子发动机表面织构化轻质散热结构，包括散热翅片，散热翅片内部与两表面上设置有微米散热结构，两表面上的微米散热结构错位设置。

3、进一步的，微米散热结构为沿散热翅片圆周方向平行周期分布的锯齿形v型槽结构。

4、进一步的，散热翅片两表面上沿散热翅片圆周方向平行周期分布的锯齿形v型槽结构的错位方向与散热翅片圆周方向垂直。

5、进一步的，沿翅片圆周方向平行周期分布的锯齿形v型槽结构的平均周期为2000μm～5000μm。

6、进一步的，所述锯齿形结构的平均宽度1500μm～2000μm，平均长度800μm～1400μm，锯齿夹角为60°～80°。

7、进一步的，的v型槽的深度为500μm～800μm，宽度为800μm～1200μm，v型槽与散热翅片表面所成角度为30°～60°，v型槽在圆周方向贯穿于整个翅片。

8、进一步的，所述散热翅片及散热翅片上的微米散热结构采用激光选区熔化工艺制得。

9、本专利技术还提供一种x型转子发动机表面织构化轻质散热结构的制备方法，通过激光选区熔化工艺制得所述散热翅片，并在散热翅片内部与两表面上制备有错位设置的微米散热结构，对所述散热翅片进行清洗、热处理后得到表面织构化轻质散热结构。

10、进一步的，所述激光选区熔化工艺采用的激光器为1071nm的皮秒光纤激光器；激光选区熔化切片和路径规划软件均为magics软件。

11、本专利技术还提供一种x型转子发动机，所述x型转子发动机中的散热结构采用权利要求1所述的表面织构化轻质散热结构或上述制备方法制得表面织构化轻质散热结构。

12、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：

13、本专利技术提供一种x型转子发动机表面织构化轻质散热结构，通过在散热翅片上引入微米散热结构，显著增加了散热翅片表面的散热面积，并提高了翅片表面的粗糙度，从而大大强化了散热效果。这种结构创新不仅提高了x型转子发动机的散热效率，还有助于延长发动机的使用寿命和稳定性。

14、进一步的，本专利技术散热翅片上的微米散热结构采用锯齿形v型槽设计，这种结构在减少材料体积的同时，有效降低了翅片结构的重量，从而实现了发动机整机的减重。这种结构的应用能够在不改变转子发动机结构设计的情况下进一步提高转子发动机功重比，进一步赋能转子发动机在小型无人机上的大范围推广应用。

15、本专利技术采用激光选区熔化工艺制造x型转子发动机表面织构化轻质散热结构，在发动机缸体结构基板上一体化制造散热翅片和微米散热结构，不仅保证了散热翅片和微米散热结构的制造精度和加工效率，还使得散热结构具有更好的一致性和可靠性。激光选区熔化工艺能够精确控制材料的熔化和凝固过程，从而制备出具有复杂型面和内部微细结构的散热翅片。

16、进一步的，通过合理的后处理工艺，如超声波清洗、烘干和热处理等，进一步提高了散热结构的表面硬度和清洁度，确保了其在实际使用中的稳定性和耐久性。同时，严格的合格性检验也保证了每一片散热结构都符合设计要求，为x型转子发动机的高效运行提供了有力保障。

17、综上所述，本专利技术通过引入表面织构化轻质散热结构和采用激光选区熔化工艺制造散热结构，成功解决了x型转子发动机的散热和减重问题，为x型转子发动机在小型无人机领域的广泛应用奠定了坚实基础。

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【技术保护点】

1.一种X型转子发动机表面织构化轻质散热结构，其特征在于，包括散热翅片，散热翅片内部与两表面上设置有微米散热结构，两表面上的微米散热结构错位设置。

2.根据权利要求1所述的一种X型转子发动机表面织构化轻质散热结构，其特征在于，微米散热结构为沿散热翅片圆周方向平行周期分布的锯齿形V型槽结构。

3.根据权利要求2所述的一种X型转子发动机表面织构化轻质散热结构，其特征在于，散热翅片两表面上沿散热翅片圆周方向平行周期分布的锯齿形V型槽结构的错位方向与散热翅片圆周方向垂直。

4.根据权利要求2所述的一种X型转子发动机表面织构化轻质散热结构，其特征在于，沿翅片圆周方向平行周期分布的锯齿形V型槽结构的平均周期为2000μm～5000μm。

5.根据权利要求2所述的一种X型转子发动机表面织构化轻质散热结构，其特征在于，所述锯齿形结构的平均宽度1500μm～2000μm，平均长度800μm～1400μm，锯齿夹角为60°～80°。

6.根据权利要求2所述一种X型转子发动机表面织构化轻质散热结构，其特征在于，的V型槽的深度为500μm～80

7.根据权利要求1所述一种X型转子发动机表面织构化轻质散热结构，其特征在于，所述散热翅片及散热翅片上的微米散热结构采用激光选区熔化工艺制得。

8.一种X型转子发动机表面织构化轻质散热结构的制备方法，其特征在于，通过激光选区熔化工艺制得所述散热翅片，并在散热翅片内部与两表面上制备有错位设置的微米散热结构，对所述散热翅片进行清洗、烘干、热处理后得到表面织构化轻质散热结构。

9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，所述激光选区熔化工艺采用的激光器为1071nm的皮秒光纤激光器；激光选区熔化切片和路径规划软件均为MAGICS软件。

10.一种X型转子发动机，其特征在于，所述X型转子发动机中的散热结构采用权利要求1所述的表面织构化轻质散热结构或权利要求8制得的表面织构化轻质散热结构。

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【技术特征摘要】

1.一种x型转子发动机表面织构化轻质散热结构，其特征在于，包括散热翅片，散热翅片内部与两表面上设置有微米散热结构，两表面上的微米散热结构错位设置。

2.根据权利要求1所述的一种x型转子发动机表面织构化轻质散热结构，其特征在于，微米散热结构为沿散热翅片圆周方向平行周期分布的锯齿形v型槽结构。

3.根据权利要求2所述的一种x型转子发动机表面织构化轻质散热结构，其特征在于，散热翅片两表面上沿散热翅片圆周方向平行周期分布的锯齿形v型槽结构的错位方向与散热翅片圆周方向垂直。

4.根据权利要求2所述的一种x型转子发动机表面织构化轻质散热结构，其特征在于，沿翅片圆周方向平行周期分布的锯齿形v型槽结构的平均周期为2000μm～5000μm。

5.根据权利要求2所述的一种x型转子发动机表面织构化轻质散热结构，其特征在于，所述锯齿形结构的平均宽度1500μm～2000μm，平均长度800μm～1400μm，锯齿夹角为60°～80°。

6.根据权利要求2所述一种x型转子发动...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦阳，杜洋，高旭，张泽奇，王瑞，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：

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