美国科学家研发模拟人体散热的热管理系统 可让汽车/飞机等保持凉爽

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盖世汽车讯 据外媒报道,人类繁复的静脉血管网络还要让亲戚亲戚大伙在炎热的夏天保持凉爽,受此启发,工程师们创发明 或多或少创新型热管理系统。不过,无论是从功能还是形式上,要想克隆qq好友好友人类的循环系统是是不是是一件容易的事情。最近,美国德雷塞尔大学(Drexel University)和北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)的一组研究人员创建了两个计算机进程池池,不可能 成为关键,利于在功能材料中,模拟人体经进化而得到优化的冷却系统。

德雷塞尔大学工程学院博士兼助理教授Ahmad Najafi与合作 者北卡罗来纳州立大学博士Jason Patrick概述了亲戚亲戚大伙研发的计算技术咋样加速设计3D打印碳纤维复合材料,而此种复合材料具备两个内部管理血管系统,可实现主动冷却功能。

Najafi表示:“当你嘴笨 热的就让,身体会向循环系统发送两个信号,向皮肤下皮 输送更多的血液,这为什么在么在让亲戚亲戚大伙有时亲戚亲戚大伙脸会红的由于。这是或多或少自然散热的法律法律依据,效果非常好。为什么在么在让 ,多年来,科学家和工程师们是是不是试图在机械冷却系统中克隆qq好友好友此种法律法律依据,如处理汽车和计算机过热的机械冷却系统。”

Najafi和Patrick的最新论文中描述了两个集成平台,以设计和创建仿生微血管复合材料。

研究出来的计算机进程池池在几分钟的时间内就创造了HyTopS,是hybrid topology/shape optimization(混合拓补/型态优化)的简称,还要产生两个简要的血管网络,且具备理想的型态、大小以及微血管分布,可通过气体 循环将材料冷却。

从电动汽车到新一代的飞机,随着性能不断在提高,产生的热量也更多了,为什么在么在让 目前是是不是研发微血管纤维复合材料,以冷却所有部件。

Patrick表示:“此类现代化材料还要彻底变革一切,从超音速太空飞行器到电动汽车中的电池组甚至是超级计算机冷却系统。随着强度的加快,输出的能量和计算功耗也在增加,少量热量的产生就还要新型冷却法律法律依据。受生物体循环系统的启发,内部管理微血管系统提供了或多或少有效的法律法律依据,还要调节合成材料的热量。”

据Najafi 和Patrick所说,该领域的仿生研究只持续了10年左右,为什么在么在让 产生的结果非常具有前景。Najafi 和 Patrick是在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois Urbana-Champaign)开始英语 英语 研发微血管材料,以实现自愈、主动冷却等功能。

亲戚亲戚大伙最近的研究重点之一是让此种材料取代通过水或空气传递热量的传统金属系统。嘴笨 传统金属系统是或多或少可靠的处理方案,为什么在么在让 拥有窗式空调装置的人会知道,不同的冷却系统利于给车辆和试图减轻重量的部件带来很大的改善。

Najafi表示:“与现有的液冷和气冷系统相比,微血管复合材料具有好多好多 优点。首先,比现有的液冷或气冷系统轻得多,为什么在么在让 强度相当,也非常耐用(考虑到金属部件会受到腐蚀的影响),不可能 把此类因素考虑在内,就会很容易明白为哪此航空航天、汽车和能源行业在寻求此类冷却系统。”



为了测试此种优化法律法律依据,研究人员采用3D打印技术设计并构建了两个微血管碳纤维复合材料,并根据就让的研究参考设计测试了其冷却能力。在将碳复合材料加热至最高温度后,这种 于汽车中的气体 冷却剂被输入到每两个血管网络中,以开始英语 英语 冷却。

经HyTopS优化后的碳复合材料不仅温度更低,为什么在么在让 下皮 温度分布更均匀,比参考设计的冷却强度更慢。

除了让经优化后的材料的性能更优越之外,HyTopS法律法律依据的优势还在于,其还要自动计算出血管通道的直径和排列法律法律依据,以及它们之间的连接法律法律依据,还考虑到被冷却系统的材料组成和整体的几何型态以及相应的传热型态。此外,该法律法律依据还考虑了与制造过程相关的参数,最终设计出两个现实的微血管材料,还要通过3D打印不可能 或多或少制造法律法律依据制成。

Najafi表示:“要完整重现自然的微血管系统几乎是不不可能 的,为什么在么在让 亲戚亲戚大伙的进程池池考虑到了少量的优化需求以及制造参数,还要确保真正实现设计。”

该联合团队打算采用HyTopS法律法律依据探索微血管复合材料或多或少有趣的方面,以及在型态力学和电磁学等跨学科方面的应用。(文中图片均来自德雷塞尔大学)