(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221072593 6.5 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 上海科技大 学 地址 201210 上海市浦东 新区华夏中路393 号 (72)发明人 翟梓融　赵郑南　武颖娜　赵荣发　 (74)专利代理 机构 上海光华专利事务所(普通 合伙) 31219 专利代理师 倪静 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 113/10(2020.01) G06F 113/14(2020.01) (54)发明名称 基于增材制造的异形截面管道设计方法、 系 统以及终端 (57)摘要 本发明的基于增材制造的异形截面管道设 计方法、 系统以及终端， 通过结合圆形截面多通 道结构的初始设计参数设计出异形截面管道， 可 保证管道流线为水平方向时不需要添加 内部支 撑即可直接打印， 且异形截面的几何参数对微通 道内流体流动特性的影 响不大， 具有工程应用价 值。 与相比较采用传统制备技术得到的多通道结 构相比， 本发明可减轻多通道结构 的重量， 同时 也减小了其多通道结构的体积并实现了一体化 设计。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 114970068 A 2022.08.30 CN 114970068 A 1.一种基于增材制造的异形截面管道设计方法， 其特征在于， 应用于多通道结构， 所述 方法包括： 获取圆形截面多通道结构的初始设计参数； 其中， 所述设计参数包括： 具有圆形截面的 多个管道分别所对应的圆形截面管道设计参数； 基于异形截面管道选择条件， 根据每个管道所对应的圆形截面管道设计参数选择需要 进行异形截面设计的异形截面管道； 基于异形截面设计规则， 对所述异形截面管道进行异形截面设计， 并获得所述异形截 面管道所对应的异形截面管道设计参数； 根据所述初始设计参数以及异形截面管道设计参数， 设计生成异形截面多通道结构模 型； 通过抽取流体域分别对所述圆形截面多通道结构以及异形截面多通道结构模型进行 流体仿真， 并比较两者的仿真结果； 若仿真结果一致， 则将所述异形截面多通道结构模型导入3D打印软件， 以供进行3D打 印。 2.根据权利要求1中所述的基于增材制造的异形截面管道设计方法， 其特征在于， 所述 圆形截面管道设计参数包括： 管道流线方向、 流道长度、 内径大小以及壁 面厚度。 3.根据权利要求1中所述的基于增材制造的异形截面管道设计方法， 其特征在于， 所述 基于异形截面管道选择 条件包括： 选择管道流线方向与预设的打印方向之间的夹角大于45度且内径大小大于3mm的管道 作为需要 进行异形截面设计的异形截面管道。 4.根据权利要求1中所述的基于增材制造的异形截面管道设计方法， 其特征在于， 所述 基于异形截面设计规则， 对所述异形截面管道进行异形截面设计， 并获得所述异形截面管 道所对应的异形截面管道设计参数包括： 设定所述异形截面管道的3D打印悬垂角； 其中， 所述3D打印悬垂角小于45度； 根据由所述异形截面管道所对应的内径大小所获得的圆形截面面积以及所述3D打印 悬垂角， 计算设计与所述圆形截面面积面积相同的异形截面所对应的异形截面参数， 以获 得所述异形截面管道所对应的异形截面管道设计参数； 其中， 所述异形截面管道设计参数 包括： 管道流线方向、 流道长度、 异形截面 参数以及壁 面厚度。 5.根据权利要求4中所述的基于增材制造的异形截面管道设计方法， 其特征在于， 所述 异形截面的形状包括： 三角形、 菱形以及菱形与椭圆形 结合形状中的一种。 6.根据权利要求5 中所述的基于增材制造的异形截面管道设计方法， 其特征在于， 菱形 与椭圆形结合形状的异形截面所对应的异形截面参数包括： 3D打印悬垂角、 菱形边长、 椭圆 短轴长以及长轴长； 其中， 所述菱形边长根据由所述异形截面管道所对应的内径大小所获 得的圆形截面面积以及所述3D打印悬垂角计算 获得； 所述椭圆短轴长根据所述3D打印悬垂 角、 菱形边长以及所述圆形截面面积计算获得； 所述椭圆长轴长根据所述椭圆短轴长以及 所述圆形截面 面积计算获得。 7.根据权利要求1中所述的基于增材制造的异形截面管道设计方法， 其特征在于， 所述 根据所述初始设计参数以及异形截面管道设计参数， 设计生成异形截面多通道结构模型包 括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114970068 A 2根据不需要异形截面设计的管道的圆形截面管道设计参数以及所述异形截面管道的 异形截面管道设计参数设计生成异形截面多通道结构模型。 8.根据权利要求1中所述的基于增材制造的异形截面管道设计方法， 其特征在于， 所述 将所述异形截面多通道结构模型导入3D打印软件， 以供进行3D打印的方式包括： 将所述异形截面多通道结构模型导入3D打印前处理软件， 验证其内部不添加 支撑的可 打印性； 若其可打印性符合标准， 将所述异形截面多通道结构模型导入切片软件进行切片以及 打印参数设置， 以供增材制造设备进行3D打印。 9.一种基于增材制造的异形截面管道设计系统， 其特征在于， 应用于多通道结构， 所述 系统包括： 初始参数获取模块， 用于获取圆形截面多通道结构的初始设计参数； 其中， 所述设计参 数包括： 具有圆形截面的多个管道分别所对应的圆形截面管道设计参数； 异形截面管道选择模块， 连接所述初始参数获取模块， 用于基于异形截面管道选择条 件， 根据每个管道所对应的圆形截面管道设计参数选择需要进行异形截面设计的异形截面 管道； 异形截面管道设计模块， 连接所述异形截面管道选择模块， 用于基于异形截面设计规 则， 对所述异形截面管道进行异形截面设计， 并获得所述异形截面管道所对应的异形截面 管道设计参数； 模型生成模块， 连接所述异形截面管道设计模块， 用于根据所述初始设计参数以及异 形截面管道设计参数， 设计生成异形截面多通道结构模型； 仿真模块， 连接所述模型生成模块， 用于通过抽取流体域分别对所述圆形截面多通道 结构以及异形截面多通道结构模型进行流体仿真， 并比较两者的仿真结果； 3D打印模块， 连接所述仿真模块， 用于若仿真结果一致， 则将所述异形截面多通道结构 模型导入3D打印软件， 以供进行3D打印。 10.一种基于增材制造的异形截面管道设计终端， 其特 征在于， 包括： 存储器， 用于存 储计算机程序； 处理器， 用于执行如权利要求1至8中任一项所述的基于增材制造的异形截面管道设计 方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114970068 A 3