【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及换热器，尤其涉及一种基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法。
技术介绍
1、随着增材制造技术的快速发展，三周期极小曲面(tpms)作为一种新型换热结构，以其可随形3d打印和强大的对流传热性能，在换热领域的应用越来越广泛。然而，tpms在换热器领域的研究和应用还处于起步阶段。目前应用的tpms换热器大多采用标准形状和均匀孔隙率设计。如何进一步提高tpms换热器的传热性能是一个值得关注的问题。
2、目前，基于笛卡尔坐标系生成的胞元结构能直接填充至矩形空间，但是矩形外壳相比于传统的圆柱形外壳能承受的内部和外部压力更小，且在圆柱形容器中流体流动更均匀，能减小流动不均匀现象。将直角坐标系下胞元结构直接填充至圆柱形换热器中，极易出现流动死区和流动不均匀的现象。现有技术中公开了一种适用于柱形区域，应用tpms结构生成的模块化增材制造tpms交叉流换热器。但是在其技术方案中胞元填充至圆柱形空间后，外侧的胞元体积增大，导致整个换热器紧凑度降低，换热性能有所下降。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法，能够有效提高常规胞元填充换热空间时的紧凑度，更方便地构建非线性变化孔隙率复杂梯度的tpms换热器。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法，包括：
3、将换热器中的空间通过选择的三周期极小曲面胞元划分为相互交叉但互不贯通
4、针对所述新形成的杂化函数调整胞元的整体结构，并对所述直角坐标系方程进行坐标转换，获得目标函数；
5、基于所述目标函数调整换热芯体内胞元各个方向的周期数目，并在芯体外部增加壳体获得新构建的换热器。
6、优选地，所述三周期极小曲面胞元的结构为diamond曲面、gyroid曲面、schwarezp曲面、f-rd曲面、i-wp曲面、gd杂化曲面、scherk3曲面、neovius曲面、dprime曲面、split p曲面、lidinoid曲面、fks曲面、doublegyroid曲面、double sd曲面、第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五曲面、第六曲面、第七曲面结构中的任意一种或若干种。
7、优选地，将选择的不同所述三周期极小曲面胞元进行杂化连接，包括：
8、采用sigmond函数对所述三周期极小曲面胞元进行杂化连接，具体方法为：
9、
10、式中，f1(x,y,z)、f2(x,y,z)和f(x,y,z)分别表示两个极小曲面函数和由此产生的新型异构极小曲面，k为过渡的平滑程度，g是与x，y，z其中一个变量相关的函数，e为以自然常数e为底的指数函数。
11、优选地，调整所述胞元的整体结构，包括：
12、采用参数调整方式调整整体结构的壁厚孔径大小，包括：胞元两侧体积比，径向壁厚分布、不同类型的胞元占比及外侧胞元分级数。
13、优选地，对所述直角坐标系方程进行坐标转换，包括：
14、对所述直角坐标系方程进行极坐标变换，获得径向变换的三周期极小曲面结构。
15、优选地，基于所述目标函数调整换热芯体内胞元各个方向的周期数目，包括：
16、通过所述目标函数调整胞元径向、周向、轴向方向的阵列周期数目，调整换热芯体尺寸。
17、优选地，所述冷流体通道与所述热流体通道根据需求在形成的三周期极小曲面换热芯体任意地方设置进出口管道。
18、优选地，所述换热器的材质包括铝合金、不锈钢、钛合金、模具钢或镍基高温合金，并采用3d打印技术制造一体制造成型。
19、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
20、(1)本专利技术形成的新型异构多级tpms换热器，其仍由函数方程控制，内表面仍然光滑，具有理想的连通性和连续性；曲率、壁厚、周期和分布范围可以通过功能参数方便地调节，扩大极小曲面换热器的应用范围；
21、(2)本专利技术提出适用于换热区域的tpms填充方式，在改善直角坐标系tpms直接填充换热器出现的边界效应、流动死区和流动不均匀性问题同时，在芯体外部增加壳体使得换热器具有较好的结构强度，能够承受较大的内部和外部压力；
22、(3)基于tpms结构的异构多级换热器，在外环提出多级胞元结构，利用sigmond函数实现单级多级区域曲面平滑连接，实现较低应力集中的多级tpms结构设计，同时有效解决了圆周外环极小曲面结构尺寸增大导致的紧凑度降低问题；可以根据应用需求在不同区域选择合适的tpms结构，充分利用不同结构之间的互补效应，提供了更大的设计自由度同时获得多种理想性能，满足更复杂的应用需求，进一步提高tpms换热器的性能。
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1.一种基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法，其特征在于，所述三周期极小曲面胞元的结构为Diamond曲面、Gyroid曲面、Schwarez P曲面、F-RD曲面、I-WP曲面、GD杂化曲面、Scherk3曲面、Neovius曲面、Dprime曲面、Split P曲面、Lidinoid曲面、FKS曲面、Double Gyroid曲面、Double SD曲面、第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五曲面、第六曲面、第七曲面结构中的任意一种或若干种。
3.根据权利要求2所述的基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法，其特征在于，将选择的不同所述三周期极小曲面胞元进行杂化连接，包括：
4.根据权利要求1所述的基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法，其特征在于，调整所述胞元的整体结构，包括：
5.根据权利要求1所述的基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法，其特征在于，对所述直角坐标系方程进行坐
6.根据权利要求5所述的基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法，其特征在于，基于所述目标函数调整换热芯体内胞元各个方向的周期数目，包括：
7.根据权利要求1所述的基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法，其特征在于，所述冷流体通道与所述热流体通道根据需求在形成的三周期极小曲面换热芯体任意地方设置进出口管道。
8.根据权利要求1所述的基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法，其特征在于，所述换热器的材质包括铝合金、不锈钢、钛合金、模具钢或镍基高温合金，并采用3D打印技术制造一体制造成型。
...【技术特征摘要】
1.一种基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法，其特征在于，所述三周期极小曲面胞元的结构为diamond曲面、gyroid曲面、schwarez p曲面、f-rd曲面、i-wp曲面、gd杂化曲面、scherk3曲面、neovius曲面、dprime曲面、split p曲面、lidinoid曲面、fks曲面、double gyroid曲面、double sd曲面、第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五曲面、第六曲面、第七曲面结构中的任意一种或若干种。
3.根据权利要求2所述的基于径向异构分级三周期极小曲面结构换热器的构建方法，其特征在于，将选择的不同所述三周期极小曲面胞元进行杂化连接，包括：
4.根据权利要求1所述的基于径向异构...
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