[發明專利]一種可變熱流體的流道設計方法及系統

在審

• 申請號: 202310436492.8
• 申請日: 2023-04-21
• 公開（公告）號: CN116522555A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 于天宇;徐煒燁;徐海晴;劉冠宏;劉暢;王冠云;米海鵬
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/20;G06F113/08;G06F113/14
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 周磊

本發明提供一種可變熱流體的流道設計方法及系統，包括：構建流道三維模型，將所述流道三維模型導入流道設計工具；選擇流道線基本形，通過所述流道設計工具生成流道線；基于所述流道線，輸入設定的尺寸參數，計算生成三維流道結構；基于所述三維流道結構添加入口管道和出口管道，對三維流道結構進行完善，生成最終的流道設計方案。本發明解決了現有可變色熱流體的流道設計技術難度大、成本高的缺陷。

技術領域

本發明涉及熱流體交互技術領域，尤其涉及一種可變熱流體的流道設計方法及系統。

背景技術

在人機交互領域，具有可變色表面的實體交互界面已被廣泛研究，這些變色界面的外觀通?？梢员豢删幊痰卦O計和控制，從而被研究者、設計師應用于信息的傳遞或審美的表達。近年來，該領域研究的趨勢一方面關注在任意形狀表面實現動態顯示(例如曲面或柔性表面)，從而拓展界面的功能和表現力；另一方面關注將這種動態顯示能力嵌入到各種常見材料種(例如紙張或織物)，從而保留界面本身的熟悉度和美感度。

為此，學界對變色界面的實現機制和技術手段進行了大量研究：大多數工作通過在不同基材表面繪制熱致變色顏料來制作變色界面，同時使用了電阻熱元件、帕爾帖元件等驅動這些熱致變色顏料改變顏色。然而，在這類方法中，一枚電子元件通常只能用來驅動一整片區域的均勻變色，若希望實現復雜、精細的變色動效，其硬件電路的體量和復雜度將極大增加。第二種實現變色界面的方法是利用光致變色顏料的特定曝光過程來可編程地改變三維物體顏色的外觀，然而這種方法通常需要將物體放置于精密的光學儀器中進行長達1分鐘的曝光，其使得物體改變顏色的過程難以被設計和利用。除以上方法外，其他實現變色界面的方法例如使用流體材料或發光材料來制作三維的動態顯示表面，然而這些方法通常會對顯示表面的材料進行約束，例如需要透明或可發光的材料表面，其難以在日常材料上實現變色效果?？傮w上，已有關于變色界面的研究很少涉及變色過程“動效”的設計制造相關的關鍵技術流程，且通常不具有在復雜形狀表面或日常材料表面制作變色效果的能力。

可以通過在物體表面下方嵌入流道，在流道內灌入熱流體，并通入熱流體的方式來動態控制物體表面溫度變化，從而控制物體表面熱致變色顏料的顏色動態變化。但是相應流道設計技術不成熟，難以滿足實際溫度控制的需求。

發明內容

本發明提供一種可變熱流體的流道設計方法及系統，用以解決現有可變色熱流體的流道設計技術難度大、成本高的缺陷。

本發明提供一種可變熱流體的流道設計方法，包括：

構建流道三維模型，將所述流道三維模型導入流道設計工具；

選擇流道線基本形，通過所述流道設計工具生成流道線；

基于所述流道線，輸入設定的尺寸參數，計算生成三維流道結構；

基于所述三維流道結構添加入口管道和出口管道，對三維流道結構進行完善，生成最終的流道設計方案。

根據本發明提供的一種可變熱流體的流道設計方法，所述構建流道三維模型，將所述流道三維模型導入流道設計工具，具體包括：

獲取待安裝流道的物體三維結構，確定需要安裝的流道位置；

根據需要安裝的流道位置確定流道的三維結構，構建三維模型；

將所述流道三維模型導入流道設計工具，通過流道設計工具進行流道設計。

根據本發明提供的一種可變熱流體的流道設計方法，所述選擇流道線基本形，通過所述流道設計工具生成流道線，具體包括：

根據預期的動效選擇通道線圖元，確定流道線基本形；

配置圖元的基本參數和幾何形狀，流道設計工具實時自動填充通道線。

根據本發明提供的一種可變熱流體的流道設計方法，所述選擇流道線基本形包括：盤旋線、排線和螺旋線；