汽车冷却风扇叶片参数优化设计分析

车辆冷却风扇是重要的发动机冷却散热装置,直接影响到整个设备的正常工作。基于叶片参数对风扇性能影响,进行参数优化设计分析。经过对参数分析,选取三因子,建立L9(34)正交试验表,采用CFD对各试验组进行建模分析。采用SPSS对结果进行分析对比,得到参数优化组合,得到优化模型。采用风洞试验对结果进行验证。结果可知:优化模型2比原始设计流量增加20.2%,而功率只增加了6.0%,而优化模型1流量增加为17.8%,而功率增加为8.15%;模型2结果更优,整体性能得到改善,风量提升而消耗功率降低;风洞试验表明优化设计结果的可靠性,也说明风扇的性能有了明显的提升,可以作为实际设计参考。     

基于计算流体力学汽车冷却风扇优化设计

发动机是汽车的动力源,而冷却风扇是发动机正常工作的重要保证。基于计算流体力学分析方法,对影响冷却风扇性能的结构参数进行分析,对冷却风扇进行优化设计。建立不同轮毂比、叶片数等的三维模型,利用计算流体力学软件FLUENT对模型进行流场分析,选取入口静压、空气流量、有效功率等参数的变化规律进行对比分析,并采用正交分析法分析二者综合作用下冷却风扇结构参数的最优值。选取优化后冷却风扇轮毂比为0.45、风扇叶片10片,采用风洞试验和发动机台架试验对比优化前后冷却风扇性能变化,并对仿真分析的准确性进行验证。结果可知,优化设计后冷却性能变化明显,仿真与试验误差在5%以内,研究方法和结论可以作为设计生产的参考依据。     

对旋轴流风机结构尺寸参数对气动性能的影响

针对FBD No. 8.0矿用对旋轴流风机内部流场不稳定、压力损失较大等问题,对风机内部的集流器和整流罩的几何尺寸参数进行了优化研究。首先,选择集流器入口直径、长度和整流罩的两段水平长度作为正交试验因素,全压效率为试验的评价指标,探究集流器和整流罩的共同作用对风机气动性能的影响;然后,根据L₉（3⁴）的正交试验表,设计了9种试验方案,并进行了数值计算;最后,采用极差分析的方法,得出了几何参数对风机效率的主次影响顺序,确定了对旋轴流风机最优的尺寸参数组合。研究结果表明:相比于原型风机,优化后的对旋轴流风机在流量点750 m³/min时,全压和效率分别提高了2.64%和1.74%;在全流量工况下,全压和效率平均提高了2.12%和2.31%;同时,优化后的风机能够有效缓解入口处的涡团现象,降低风筒前端内部的压力差值,改善进气情况,减小叶片表面的涡量,提高风机的性能。     

汽轮发电机转子径向通风冷却系统流量分配研究

在转子径向通风冷却系统中,副槽结构、径向风道分布、槽楔出风口直径等参数,直接影响转子风道冷却介质流动特性.为减少转子径向通风系统转子轴向的温差及其热应力,必须使转子沿轴向各径向风道内冷却介质流量分布尽可能均匀.针对转子径向通风冷却系统的结构特点,建立径向通风系统的冷却介质流量分配离散模型.应用该模型对300 MW水-氢-氢汽轮发电机和125 MW空冷汽轮发电机转子径向通风系统进行计算.分析探讨不同转子副槽结构对径向风道流量分配的影响.研究结果表明,采用变副槽结构设计可较好地调整各径向风道流量偏差,且副槽倾斜角存在最优值.研究结果对汽轮发电机转子径向通风系统的设计具有指导意义.     

大功率机车用轴流冷却风机叶轮的改进设计

大功率电力机车发动机用冷却风机是保证机车运行安全的重要设备,但目前国内该类车用冷却风机主要依赖进口.论文在一维设计基础上,通过三维数值软件 NUMECA 对某大功率8轴机车用轴流冷却风机叶轮进行方案分析并改进设计,获得了性能较好的叶轮模型.在满足外形尺寸不变及限制功率的前提下,降低转速和流量,实现了出口风压相对提高并改善了效率,该冷却风机已装车运行.     

基于拓扑优化和Kriging模型的前中盾结构轻量化设计

前中盾是盾构机的重要部件,其结构尺寸大、服役环境复杂,因此,在保证结构强度的前提下进行轻量化设计至关重要。针对某型号泥水平衡盾构机的前中盾,通过拓扑优化和尺寸优化实现轻量化。对现有前中盾结构进行拓扑优化设计,并根据拓扑优化结果进行二次设计;针对二次设计后的前中盾结构,构建尺寸优化模型,利用正交试验和方差分析筛选出对性能响应（前中盾质量、最大变形和最大应力）影响较大的结构参数作为设计变量,并通过最优拉丁超立方采样和有限元分析获得45组样本点,由此构建设计变量-性能响应隐式关系的Kriging代理模型;通过序列二次规划算法对前中盾尺寸优化模型进行求解获得最优的尺寸参数组合。验证结果表明,前中盾经过拓扑优化和尺寸优化后,质量减小约30 t,降幅达3.1%。     

双级动叶可调轴流风机气动性能不达标故障诊断及治理

针对某火电机组双级动叶可调轴流式送风机的实际运行效率低的问题,结合现场性能试验和模型风机试验,综合风机安装精度、出口风道和叶型设计等影响因素,找到风机性能不达标的原因,提出治理方案.研究结果表明:送风机气动性能设计不达标是造成风机运行效率低、运行电流接近电机额定电流的主要原因,将原有低压叶型优化为高压叶型后,风机性能得...     

质子交换膜燃料电池引射器结构参数优化

对PEMFC氢气引射器结构参数组合进行正交试验设计并仿真分析引射效果。采用Kriging代理模型作为参数优化预测模型，并基于拉定超立方检验预测精度良好。基于Kriging模型进行主效应分析，证明引射器结构参数与引射效果存在复杂非线性关系。基于多岛遗传算法(Multi-island Genetic Algorithm, MIGA),以最大二次回流质量流量为优化目标，完成目标优化设计，并通过贡献度分析确定尺寸参数权重排序。通过帕累托最优解得到最佳结构参数组合并仿真求出最大二次回流质量流量为0.0037 kg/s,最大引射比2.64,对比正交试验最优结果提高了8.8%。     

汽车散热器的结构参数对冷却性能影响分析

散热器通过翅片表面实现冷却空气与冷却液之间热交换,翅片的布局将直接影响到散热器的冷却性能。针对翅片的结构参数影响进行分析。根据翅片的结构特点,获取表面散热带面积的数学模型,分析主要影响因素。采用计算流体力学方法,搭建8*3散热器的冷却场分析模型。分析不同的翅片间距、厚度及宽度等,对散热器冷却性能的影响,获得参数的影响规律。依托于汽车散热器冷却系统试验台,对翅片参数变化的影响进行试验测试,并对仿真分析进行验证。结果可知：散热器的翅片间距、厚度与散热面积呈负相关,而宽度则呈现正相关;冷却液沿翅片流动方向的流场分布稳定,而在冷却风流动方向则呈现阶梯变化;无外部因素影响时,出入口冷却空气设置对散热器冷却性能影响较小;考虑车辆行进方向时,吸风布置的散热效率更高;相同工况和参数条件下,散热器温差的试验测试结果与模型仿真分析变化趋势一致,且温差的误差控制在3%以内,表明模型分析的可靠性与准确性,为此类设计和生产提供重要参考。     

某新型ATCA插箱热学仿真分析及优化设计

采用ATCA技术标准的新一代电子设备集成密度和功率密度更高,由此带来的散热要求也相应增加。文中以某新型ATCA插箱（单板功率高达300 W）为例,利用FLOTHERM软件分别进行了模块级与插箱级热学仿真分析。文中研究了ATCA刀片式板卡的冷板结构参数对芯片散热性能的影响,在此基础上进一步研究了风道设计及风机选型对ATCA插箱散热性能的影响,并根据热学仿真分析结果为ATCA刀片式板卡及其插箱的结构设计提出了优化建议。文中所介绍的热学仿真分析思路及优化方法可为新型电子设备风冷插箱的散热设计提供参考。     

舰船显控台冷却风扇噪声控制与仿真优化研究

显控台是舰船电子信息系统的重要组成部分。为研究舰船显控台冷却风扇噪声特性,有效控制冷却风扇噪声值,首先对冷却风扇噪声源进行理论分析,采用频谱试验方法对显控台冷却风扇噪声进行识别;然后从冷却风扇的结构参数、性能参数和空间匹配参数优化入手,提出冷却风扇优化设计和噪声控制方法;最后运用声学仿真的方法对比分析优化后冷却风扇与原冷却风扇的气动声学性能,得出优化后的冷却风扇的噪声声压级比原风扇降低了6.6 dB。该研究降低了舰船显控台冷却风扇的噪声,可为风扇的声学降噪设计提供可靠的分析和指导。     

基于虚拟正交试验的发动机冷却风扇设计参数优化

汽车冷却风扇的设计参数决定其工作性能,进而对整车散热性能有直接影响。采用计算流体力学的方法,分析风扇轴向伸入距离、风扇与风扇罩径向间隙和风扇旋转中心偏移距离三种不同参数对散热器进风量和风扇有效功率的影响规律。在此基础上,通过虚拟正交试验的多目标耦合分析,得到风扇设计参数的优化方案。并通过数值仿真与整车热平衡试验对优化方案进行验证。结果显示,优化后车型在模拟爬坡工况下,散热器,冷凝器进风量和风扇有效功率分别提升10.89%、4.08%和12.78%,发动机表面温度降低0.91℃,发动机舱散热性能显著提升,内部温度分布状况明显改善。     

某高功率密度密闭电源的结构热设计

分析了某高功率密度密闭电源的散热途径,提出利用矩形肋片的壳体扩展表面结构来加强散热的设计方法。应用热计算分析软件Flotherm,建立了该电源的热仿真模型,将提取的对扩展表面积作用明显的肋片高度、厚度和数量作为热优化设计的输入变量,展开了热优化计算。实践表明,优化后的电源结构能很好地满足散热要求。     

基于流场调控的商用车动力舱多目标优化

针对某商用车动力舱的扬尘、散热及驾乘热舒适性差等问题,提出了基于CFD数值仿真+叠加优化的动力舱流场调控优化方法.对原车动力舱内流场进行仿真分析,指出减小气流阻力、增大进风量是改善动力舱性能的基础.对散热器、冷却风扇以及护风罩进行叠加优化以实现对动力舱流场性能调控优化,结果表明:优化后进风量增大70.9％,进风温升比原...     

某型支架搬运车发动机冷却系统的优化设计

通过对支架搬运车发动机冷却系统过热原因和发动机冷却方式的研究,在不影响发动机动力、整车性能的前提下,在节能环保的基础上,对散热器和风扇进行合理的优化匹配设计,并经冷却性能实验,使该车的平衡温度不超过水温传感器设定的103℃,解决该种车型冷却系统自身冷却能力不足、发动机高温的问题.     

多级离心鼓风机设计技术

本文概述了多级离心鼓风机的研发技术。基于定制开发了多级离心鼓风机全参数化气动性能快速分析设计系统,可在短时间内获得在特定限制条件下优化性能的风机流道设计参数,根据这些设计参数,以模板化的方式快速建立风机转子系统的三维实体模型,进一步完成转子系统的结构强度和转子动力学分析。以此流程设计的风机,技术性能有所提高,减少了研制样机反复试验的成本。     

纯电动客车冷却系统的能耗优化

针对电动客车冷却系统的能耗优化问题,分析了冷却系统各个部件的工作原理,并利用AMESim搭建了纯电动客车冷却系统的仿真模型,仿真分析了水泵与风扇在不同占空比组合工作下和风扇以不同开启温度工作对冷却系统能耗的影响。分析结果显示水泵与风扇参数在处于某一区间时,冷却系统散热性能最优与能耗最低。为进一步验证该参数,根据初步的仿真结果,仿照实车建立了冷却系统台架,通过冷却系统台架再次对风扇与水泵不同占空比、风扇在不同门限值下的能耗情况进行试验分析。最终获得了风扇和水泵的最优工作参数。最后对该最优工作点进行了实车试验,结果表明在该最优工作参数下,纯电动客车冷却系统在获得较好的散热性能前提下具有较低的能耗。     

涡轮式膨胀机正交设计及特性分析

以某涡轮式膨胀机为研究对象,开展影响其性能设计参数的研究。以输出功率、旋转扭矩为性能目标,采用正交设计方法,设计了16组方案,基于Fluent研究了转速等设计参数对涡轮式膨胀机输出性能、内部流场的影响,并借助SPSS(Statistical Product and Service Solutions)对仿真结果进行极差分析。结果表明:压力0.8 MPa、温度270 K、转速3000 r/min时,输出功率最大,约为8.76 kW;压力0.8 MPa、温度300 K、转速1500 r/min时,旋转扭矩最大,约为40.63 N·m。为使性能目标同时达到最优,基于多目标优化设计,在合理的范围内择优选取,选定压力0.8 MPa、转速2250 r/min、温度285 K为最佳方案组合,并通过涡轮式膨胀机测试平台完成实验验证。     

纵轴流风筛式清选装置多因素试验研究

为了改善纵轴流水稻收获机清选装置的清选性能,在自行研制了纵轴流风筛式清选装置试验台的基础上进行正交旋转试验研究,分析了清选装置的曲柄转速、离心风机转速、离心风机倾角三个参数对功耗、含杂率、损失率的影响.利用各性能指标的回归方程,采用主目标函数法,用MATLAB进行优化求解,综合评定后得到优化参数为:曲柄转速为235r/min,离心风机转速为764r/min,风机倾角为28°,通过验证试验后,所得到的性能指标均满足要求.通过研究,可为清选装置的设计、制造和使用提供可借鉴的依据.     

基于有限单元法铰接式车辆后车架优化分析

铰接式车辆后车体受力情况复杂,设计中需要重点分析。根据整车的受力情况,对后车体和后车架的受力情况进行分析,获取不同工况下的受力特点;基于有限单元法搭建后车体的强度分析模型,选取水平插入工况、后轮离地工况和前轮离地等三种典型工况进行分析,获取各工况下应力的极值点;基于分析结果对后车架进行结构和工艺优化设计;采用应变花对优化后的实车进行测试,获取测点的最大值与仿真结果进行对比,结果可知:后车体各部分的强度均可以满足要求,但局部位置存在应力集中的现象,其中应力值较大的部位主要集中在后车体的上、下铰接板处及轴承安装处;采用应变花对优化后实车的应力值进行测试,测点的最大值分别为56.7MPa、109.45MPa,与仿真值之间的误差小于6%,同时均小于优化前的数值,表明优化方案是可行的,优化设计结果是可靠的。