[發明專利]一種基于形狀記憶合金的微型渦流發生器

有效

• 申請號: 202110183266.4
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112896492B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 郝禮書;李小兵;解亞軍;高永衛;魏斌斌
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64C23/06
• 分類號: B64C23/06
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

1.一種基于形狀記憶合金的微型渦流發生器，其特征在于，包括微型渦流發生器本體以及加熱驅動單元；

所述微型渦流發生器本體采用具有雙行程記憶效應的形狀記憶合金制作而成，利用形狀記憶合金的雙行程記憶效應實現微型渦流發生器本體的變形；所述微型渦流發生器本體包括固定區域、抬起區域和變形區域；所述固定區域和所述抬起區域之間通過所述變形區域連接過渡；

所述加熱驅動單元用于對所述固定區域進行加熱；在形狀記憶合金低臨界溫度時，微型渦流發生器本體表面平整，固定區域、抬起區域和變形區域處于同一平面，此時為微型渦流發生器的初始狀態；當通過所述加熱驅動單元對所述固定區域進行加熱時，利用形狀記憶合金的熱傳導，將固定區域的熱量傳遞到變形區域，引起變形區域形變的發生，從而導致抬起區域抬起；當達到形狀記憶合金高臨界溫度時，變形區域完成變形，抬起區域抬起高度不再變化，此時為微型渦流發生器的工作狀態，實現渦流發生器的效果；當所述加熱驅動單元停止加熱時，變形區域自然冷卻，當溫度低到一定值時，變形區域向相反方向發生形變，從而導致抬起區域回落，直到固定區域、抬起區域和變形區域恢復到同一平面，恢復初始狀態；

其中，所述基于形狀記憶合金的微型渦流發生器，包括第一類渦流發生器和第二類渦流發生器；

其中，對于所述第一類渦流發生器，其抬起區域的抬起方向與氣流方向相同；具體的，所述第一類渦流發生器包括固定區域、抬起區域和變形區域；所述固定區域和所述抬起區域之間通過所述變形區域連接過渡；

所述第一類渦流發生器的結構為：

第1圓(E)、第2圓(F)和第3圓(G)的圓心共軸，并且圓心的連線形成第一類渦流發生器的對稱軸；第1圓(E)、第2圓(F)和第3圓(G)的半徑遞增；設定端點O，過端點O向左側做第1圓(E)的切線，與第1圓(E)的交點為點A₆；過端點O向右側做第1圓(E)的切線，與第1圓(E)的交點為點B₆；端點O、點A₆和點B₆的連線形成三角形區域；

第2圓(F)與第1圓(E)的左側交點為點A₅；第2圓(F)與第1圓(E)的右側交點為點B₅；點A₆、點A₅、點B₅和點B₆的連線形成第1弧形區域；

第3圓(G)與第2圓(F)的左側交點為點A₄；第3圓(G)與第2圓(F)的右側交點為點B₄；點A₅、點A₄、點B₄和點B₅的連線形成第2弧形區域；

過第3圓(G)的圓心作一條水平線，與第3圓(G)的左側相交于點A₃；與第3圓(G)的右側相交于點B₃；點A₄、點A₃、點B₃和點B₄的連線形成第3弧形區域；

作一條第3圓(G)的下側水平切線，過點A₃作一條直線，與下側水平切線相交于點A₇，過點B₃作一條直線，與下側水平切線相交于點B₇；點A₃點B₃點B₇和點A₇圍成第1梯形區域(A₃B₃B₇?A₇)；其中，點A₇點B₇的連線為水平線，且長于點A₃點B₃的連線；

延長點A₃點A₇的連線至點A₂；對稱延長點B?₃點B?₇的連線至點B?₂；點A₇點B₇點B₂和點A₂圍成第2梯形區域(A₇B₇B₂A₂)；其中，點A₂點B₂的連線為水平線，且長于點A₇點B₇的連線；

在點A₂的下方選取點A₁，在點B₂的下方選取點B₁；點A₂點B₂點B₁和點A₁圍成第3梯形區域(A₂B₂B₁A₁)；其中，點A₁點B₁的連線為水平線，且長于點A₂點B₂的連線；

三角形區域、第1弧形區域、第2弧形區域、第3弧形區域和第1梯形區域形成的區域為抬起區域；

第2梯形區域為變形區域；第3梯形區域為固定區域；

對于所述第二類渦流發生器，其抬起區域的抬起方向與氣流方向垂直，為左右對稱的類似葉片構型；

具體的，所述第二類渦流發生器包括固定區域、第1抬起區域、第1變形區域、第2抬起區域和第2變形區域；所述固定區域的左側和所述第1抬起區域之間通過所述第1變形區域連接過渡；所述固定區域的右側和所述第2抬起區域之間通過所述第2變形區域連接過渡；其中，所述第1抬起區域和所述第2抬起區域為對稱結構；所述第1變形區域和所述第2變形區域為對稱結構；

其中，所述固定區域為等腰梯形區域(FHGE)；其中，點H和點G的連線形成等腰梯形區域的上底邊HG；點F和點E的連線形成等腰梯形區域的下底邊FE；點H和點F的連線形成等腰梯形區域的左側腰HF；點G和點E的連線形成等腰梯形區域的右側腰GE；

所述第1變形區域為第一平行四邊形區域(A₁FHA₄)，位于所述等腰梯形區域(FHGE)的左側，其結構為：以左側腰HF為一條平行邊HF，延長點G到點H的連線至點A₄，使點H和點A₄的連線形成一條平行邊HA₄；等長度延長點E到點F的連線至點A₁，使點F和點A₁的連線形成一條平行邊FA₁；點A₄和點A₁的連線形成一條平行邊A₄?A₁；其中，平行邊A₄A₁和平行邊HF相互平行；平行邊HA₄和平行邊FA₁相互平行；

所述第1抬起區域為第一扇形區域(A₁A₄A₂)，位于所述第一平行四邊形區域(A₁FHA₄)的左側，其結構為：以點A1為扇形的圓心點，以平行邊A₄?A₁為半徑，從點A₄作圓弧到點A₂，從而形成第一扇形區域(A₁A₄A₂)；

所述第2變形區域為第二平行四邊形區域(B₁EGB₄)，位于所述等腰梯形區域(FHGE)的右側，其結構為：以右側腰GE為一條平行邊GE，延長點H到點G的連線至點B₄，使點G和點B₄的連線形成一條平行邊GB₄；等長度延長點F到點E的連線至點B₁，使點E和點B₁的連線形成一條平行邊EB₁；點B₄和點B₁的連線形成一條平行邊B₄?B₁；其中，平行邊B₄?B₁和平行邊GE相互平行；平行邊GB₄和平行邊EB₁相互平行；

所述第2抬起區域為第二扇形區域(B₁B₄B₂)，位于所述第二平行四邊形區域(B₁EGB₄)的右側，其結構為：以點B₁為扇形的圓心點，以平行邊B₄B₁為半徑，從點B₄作圓弧到點B₂，從而形成第二扇形區域(B₁B₄B₂)。