항공우주 및 자동차 산업의 냉각 효율 최적화

적층 제조(AM)는 모터스포츠, 항공, 차세대 항공우주 분야에서 열교환기 기술을 혁신적으로 변화시켰습니다. 이러한 첨단 부품은 경량 구조, 신속한 생산, 최적화된 통합을 제공하며, 이는 보다 지속 가능한 고성능 차량을 만드는 데 핵심적인 요소입니다. 냉각 효율이 성능에 직접적인 영향을 미치는 이러한 산업에서는 효과적인 공기 흐름 관리가 매우 중요합니다.

Conflux는 혁신의 선두에 서서 AM을 활용하여 최첨단 애플리케이션을 위한 NACA에서 영감을 받은 덕트를 개발하고 있습니다. 이러한 첨단 열교환기는 설계와 소재 선택을 개선하여 공기역학적 효율성과 열 성능을 향상시킵니다. 통합 덕트와 열교환기 기술의 융합이 어떻게 냉각 시스템에 혁신을 가져올 수 있는지 살펴보세요.

덕트 및 마운트가 통합된 Conflux의 NACA에서 영감을 받은 모놀리식 쿨러입니다.

NACA 스타일 덕트란 무엇인가요?

미국 항공 자문 위원회(NASA의 전신)는 원래 항력을 최소화하면서 공기 흐름을 냉각 시스템으로 효율적으로 유도하기 위해 항공용 NACA 덕트를 고안했습니다. 돌출된 프로파일로 인해 상당한 항력을 발생시키는 기존 덕트와 달리 NACA 스타일 덕트는 표면과 수평을 유지하여 정면 항력을 효과적으로 줄이면서 공기 흐름을 최적화합니다. 이러한 간소화된 접근 방식은 항력을 최소화하면 성능을 크게 향상시킬 수 있는 모터스포츠, 항공우주 및 항공과 같은 고속 애플리케이션에서 매우 중요합니다.

모터스포츠에서는 냉각 또는 엔진 흡기를 위해 공기 흐름을 효율적으로 전달하여 성능을 향상시키는 동시에 항력을 최소화하고, 로우 프로파일 디자인과 와류를 생성하는 지오메트리를 활용하여 층류를 유지하고 난류를 방지하는 NACA 및 공기 흡입 덕트를 사용합니다.

열교환기 설계를 위한 적층 제조의 장점

적층 제조를 통한 탁월한 설계 유연성

적층 제조(AM)는 설계에 있어 탁월한 유연성을 제공하며, 그 이점을 실현하려면 매우 숙련된 팀이 필요합니다. Conflux의 쇼케이스 작품은 AM이 어떻게 기존의 제약을 극복하고 더 많은 것을 제공하는 복잡한 부품을 생산할 수 있는지를 보여주는 좋은 예입니다.

디자인 팀은 특정 크기 매개변수 내에서 이 부품을 제작하기 위해 여러 가지 절충점을 찾았습니다. 그들은 이 부품이 M290 기계의 제작 부피에 맞도록 하여 작고 독특한 모양을 만들었습니다. 물론 더 큰 디자인이나 대량 생산 부품의 경우 더 큰 기계를 사용할 수도 있습니다.

전산 유체 역학을 통한 열교환기 형상 최적화

우리는 전산 유체 역학(CFD) 분석을 활용하여 성능을 개선하고 고객을 위한 설계를 최적화합니다. eVTOL의 연료 냉각기나 차세대 항공기의 열교환기 등 특정 요구사항에 맞게 맞춤형 버전을 제작할 수 있습니다.

다양한 산업 분야의 차세대 프로젝트를 위한 맞춤형 솔루션

특정 사용 사례에 맞게 설계를 조정하려면 업계 파트너와의 협업이 중요합니다. 예를 들어, 차세대 항공기의 연료 냉각기나 첨단 열교환기를 위해 덕트를 개조하면 완전히 새로운 가능성을 열 수 있습니다. 이러한 적응성은 항공우주 산업뿐만 아니라 고성능 냉각 솔루션을 필요로 하는 다른 산업에도 문을 열어줍니다. 이 NACA 스타일의 예시에서 팀은 주요 방진 솔루션 요소의 통합을 시연하기 위해 마운트를 포함했습니다.

NACA 및 공기 흡입 덕트는 항공 분야에서 일반적으로 사용됩니다.

모놀리식 열교환기: 효율성 극대화를 위한 통합

열교환기를 덕트 및 기타 구성 요소와 통합하면 고성능 냉각 시스템에 대한 새로운 가능성이 열립니다:

원활한 공기 흐름 관리: 통합 덕트는 공기 흐름을 열교환기로 직접 전달하여 냉각 효율을 향상시킵니다.

모듈식 경량 솔루션: 여러 구성 요소를 하나의 모놀리식 부품으로 결합하면 무게를 줄이고 성능을 향상시키며 설치를 간소화할 수 있습니다.

향상된 안정성: 기계적 연결부가 적으면 고장 가능성이 낮아져 까다로운 환경에서도 내구성이 높아집니다.

현재 설계는 데모용이지만 열 관리를 재정의하는 미래 혁신의 잠재력을 강조합니다.

EVTOL에 냉각 덕트와 열교환기를 통합하면 경량화 및 열 솔루션 혁신의 가능성을 열 수 있습니다.

열교환기 성능 향상을 위한 혁신 및 개선 사항

경량화와 강도를 위한 소재 선택 - 모터스포츠 및 항공 고객을 위해 안정적으로 연속 생산되고 있는 열교환기에 탁월한 특성을 가진 소재인 AlSi10Mg를 사용하여 이 데모 부품을 제작했습니다. 적층 제조 재료 연구 및 개발 는 컨플럭스가 연구 파트너들과 함께 계속해서 경계를 허물고 있는 분야입니다.

효율적인 공기 전달을 위한 덕트 프로파일 최적화 - 공기 흐름을 극대화하거나 항력을 최소화하는 등 특정 성능 목표를 달성하기 위해 CFD 분석과 같은 도구를 활용하여 덕트 프로파일을 미세 조정합니다. 입구와 출구 모두의 기하학적 구조는 난기류나 항력을 유발하지 않고 효율적인 공기 전달을 달성하는 데 중요한 역할을 합니다.

산업 전반에 걸친 잠재적 애플리케이션

이와 같은 컨셉 부품의 잠재적 응용 분야는 항공, 모터스포츠, 산업 또는 재생 에너지에 이르기까지 다양합니다.

항공:

• 배터리 냉각: 컴팩트한 고에너지 밀도 배터리의 열 안정성을 보장합니다.
• 실내 난방 및 냉방: 객실 내 효율적인 HVAC 솔루션을 제공합니다.
• 유압 오일 냉각: 경비행기의 유압 시스템을 위한 최적의 온도를 유지합니다.

모터스포츠:

• 포뮬러 E 또는 이와 유사한 전기 경주용 자동차를 위한 특수 냉각 시스템.
• 모터 하우징 또는 기타 소형 고성능 구성 요소에 덕트를 통합합니다.

특수 제조 시스템을 위한 애플리케이션:

• 소형 산업용 기계를 위한 고성능 냉각 솔루션.
• 적응형 설계는 터빈의 공기 흐름 관리를 지원할 수 있습니다.

NACA 덕트와 열교환기의 통합은 열 관리 분야에서 주목할 만한 발전과 새로운 효율성을 실현하는 적층 제조의 잠재력을 보여줍니다. 전산 유체 역학, 첨단 소재, 최적화된 설계를 활용한 개선을 통해 이 접근 방식은 다양한 애플리케이션에서 냉각 효율을 향상시킬 수 있습니다. 항공 및 자동차 산업에서 특수 제조에 이르기까지 이러한 혁신은 열 성능과 지속 가능성 향상에 기여합니다.