发这个形状奇特的散热器图 p1的是CELLSIUS,苏黎世联邦理工的一个学生社团。

他们正在给自己改装的氢动力小飞机做动力系统。

飞机上的散热器不是配件,是气动件,每一克都要跟航程换算。

于是他们考虑优化散热器里容易被忽略的零件。

原来的传统散热器翅片排多密、通道开多粗、两股流体对着走还是交叉走而分水腔往往就是个盒子焊根接头,凭手感塞两片导流板。

换热效果是被喂进去的流场决定的。

传统散热器流场分配不均,靠近入口的几排流量过大,远端几排几乎不流动,那部分翅片就是白挂上去的重量,能用的面积缩水,推动液体要花的泵功照收不误。

p2整件约两个手掌大,右侧密排孔洞是走空气的一侧,表面状态和分水腔完全一致

可以看到分水腔和换热本体是一次打出来的没有任何装配痕迹。

3D打印一体成形,一体优化,确保最轻且流场分布最均匀。

CELLSIUS的设计并不具体画形状,只给限定条件。

把整块可用空间当成一坨既能是流体也能是固体的毛坯,定好进出口、流量和目标,程序一边算流场一边看每改一点对结果的影响,自己生成最终结构。

他们说选这套ToffeeX工具是因为两股流体之间的换热能直接一边算一边优化。

p3 入口那股水被压到腔底再折返上行,逐排喂进去,腔里带蜂窝纹的灰色块体是实心的

水从左上进来,速度最高的那一束没有直接扑向前几排翅片,而是被兜到腔体底部,贴着底面横穿过去,再自下而上分给十几条通道。

外面看着像生物腕足的分叉,本体是伸进腔里的填充体,把水从近端挤开、逼向远端,顺手占掉那些传统散热里的那些死水角落。

官方说法是新散热器是流速分布更均匀、阻力下降、冷却液更少。

他们还引述的一篇论文结论,只常规分水腔换成这个形状,整台散热器减重约20%。

比较容易理解,因为分配均匀了,同样的散热量可以用更短的本体。

阻力下来了,泵和管路用的也少了。

还有冷却液,少用冷却液同样能减重。

这种形状除了3D打印没有别的做法可选。

而3D打印内腔必须保证粉末能倒干净,还得考虑无支撑打印。

壁厚需要压到极限,但不能影响打印质量。

蜂窝结构的强化可以让外壳做得很薄,靠六边形筋网撑住内压。

分水腔本身其实不需要导热,它只负责把液体送进去、收回来,单看它,用尼龙打完全成立。

但激活更大的优势,显然得让换热本体跟它是连在一起打的,那部分也必须导热,那材料就没得挑,AlSi10Mg这类3D打印铝合金几乎是唯一答案。

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