本文關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

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【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)30多年的發(fā)展,目前已經(jīng)到產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的階段。工業(yè)界的各行各業(yè),均需要轉(zhuǎn)型至精益設(shè)計(jì)及精益制造,以提高產(chǎn)品在全球及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。汽車產(chǎn)業(yè)作為工業(yè)界的代表,在這場(chǎng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)中尤為重要。汽車產(chǎn)業(yè)的升級(jí),需要各個(gè)汽車零配件的性能與質(zhì)量同時(shí)升級(jí)來保證。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇,作為汽車的重要零配件,對(duì)保證車輛的整體性能與質(zhì)量有著重要的作用。因此,發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的優(yōu)化設(shè)計(jì),成為當(dāng)前的重要研究課題之一。本文先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的國(guó)、內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。接著,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的性能指標(biāo)及性能測(cè)試裝置,進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。在明確了冷卻風(fēng)扇的性能指標(biāo)及測(cè)試環(huán)境之后,詳細(xì)介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇性能CFD仿真的細(xì)節(jié),并對(duì)兩款風(fēng)扇進(jìn)行了對(duì)標(biāo)計(jì)算。計(jì)算結(jié)果顯示:風(fēng)扇性能的CFD仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差在9%以內(nèi),且兩款風(fēng)扇所有的性能仿真趨勢(shì)完全正確,驗(yàn)證了CFD仿真在風(fēng)扇的工程設(shè)計(jì)與優(yōu)化中的可行性�；贑FD仿真,結(jié)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)、近似模型及智能優(yōu)化算法,本文提出了一套適用于對(duì)風(fēng)扇的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行全局尋優(yōu)的自動(dòng)優(yōu)化方法。該方法搭建在商用優(yōu)化軟件Isight平臺(tái)上,通過集成Matlab、Proe、Hypermesh和Fluent軟件來實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇幾何模型建立到流場(chǎng)網(wǎng)格劃分再到CFD計(jì)算一整套流程自動(dòng)化。利用該套方法,對(duì)某一款風(fēng)扇進(jìn)行了示例優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果顯示:以目前的條件對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行全因素(12個(gè)設(shè)計(jì)變量)優(yōu)化還不具備實(shí)用價(jià)值。但是,通過敏度分析得出對(duì)性能影響最大的前6個(gè)設(shè)計(jì)變量,成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行6因素尋優(yōu)。最終,在流量和壓力不變的條件下,將該款風(fēng)扇的最高效率提高了2.15%。針對(duì)自動(dòng)全局優(yōu)化方法的不足之處(黑箱操作性、優(yōu)化工作的效率不高),本文將渦動(dòng)力學(xué)理論引入到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)之中�；跍u動(dòng)力學(xué)理論的冷卻風(fēng)扇優(yōu)化方法,適合對(duì)冷卻風(fēng)扇進(jìn)行局部動(dòng)力學(xué)優(yōu)化。按照該方法,對(duì)某一款風(fēng)扇進(jìn)行示例優(yōu)化并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示:依照該方法,能找到風(fēng)扇局部做功不良的區(qū)域,并對(duì)該區(qū)域幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行改正,最終使該款風(fēng)扇,在功率不變的條件下,效率在整個(gè)工作區(qū)域內(nèi)均有提高,提高幅度為2.2%~2.4%。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇 優(yōu)化設(shè)計(jì) 近似模型 渦動(dòng)力學(xué) Isight
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U464.138.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 引言10-16
• 1.1 課題目的和意義10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)況10-13
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)況11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)況12-13
• 1.3 論文各部分主要內(nèi)容13-16
• 第二章 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇性能及其試驗(yàn)16-24
• 2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇性能指標(biāo)16-17
• 2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇氣動(dòng)性能試驗(yàn)17-20
• 2.2.1 A型風(fēng)扇性能試驗(yàn)裝置18-19
• 2.2.2 C型風(fēng)扇性能試驗(yàn)裝置19-20
• 2.3 冷卻風(fēng)扇的無因子性能參數(shù)及其相似定理20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-24
• 第三章 冷卻風(fēng)扇性能的數(shù)值計(jì)算24-38
• 3.1 計(jì)算流體力學(xué)理論24-28
• 3.1.1 流體控制方程24-25
• 3.1.2 控制方程的離散25-26
• 3.1.3 流場(chǎng)數(shù)值解法26-27
• 3.1.4 湍流模型27
• 3.1.5 可動(dòng)區(qū)域中的流體問題處理27-28
• 3.2 兩款風(fēng)扇對(duì)標(biāo)計(jì)算28-35
• 3.2.1 仿真建模29-31
• 3.2.2 仿真結(jié)果分析31-33
• 3.2.3 網(wǎng)格無關(guān)性檢驗(yàn)33-35
• 3.3 本章小結(jié)35-38
• 第四章 基于近似模型方法的冷卻風(fēng)扇性能優(yōu)化38-62
• 4.1 優(yōu)化問題描述38
• 4.2 優(yōu)化路線38-39
• 4.3 風(fēng)扇幾何結(jié)構(gòu)的參數(shù)化39-41
• 4.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法41-42
• 4.5 CFD模型仿真模塊的實(shí)現(xiàn)42-50
• 4.5.1 翼型曲線的生成42-45
• 4.5.2 風(fēng)扇 3D幾何模型的構(gòu)建45
• 4.5.3 CFD網(wǎng)格的劃分45-49
• 4.5.4 CFD模型的計(jì)算及后處理49-50
• 4.6 近似模型的構(gòu)造與檢驗(yàn)50-54
• 4.6.1 近似模型的構(gòu)造方法50-52
• 4.6.2 序貫采樣策略52-53
• 4.6.3 近似模型的檢驗(yàn)53-54
• 4.7 優(yōu)化算法54
• 4.8 基于Isight平臺(tái)的優(yōu)化系統(tǒng)集成54
• 4.9 某一款風(fēng)扇性能優(yōu)化54-60
• 4.9.1 全因素尋優(yōu)54-57
• 4.9.2 主要6因素尋優(yōu)57-60
• 4.10 本章小結(jié)60-62
• 第五章 基于渦動(dòng)力學(xué)的冷卻風(fēng)扇性能診斷與優(yōu)化62-72
• 5.1 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的渦動(dòng)力學(xué)診斷理論62-65
• 5.2 某一款風(fēng)扇性能診斷與優(yōu)化65-71
• 5.2.1 風(fēng)扇流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算65-66
• 5.2.2 基于渦動(dòng)力學(xué)的風(fēng)扇流場(chǎng)診斷與優(yōu)化66-69
• 5.2.3 優(yōu)化前后風(fēng)扇的流場(chǎng)與性能對(duì)比69-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 全文總結(jié)與展望72-74
• 全文總結(jié)72-73
• 研究工作展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果77-78
• 致謝78-79
• 附件79

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本文編號(hào)：784502