发动机冷却风扇性能的优化设计研究.pdf

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1、第32卷第6期机电工程Vol_32No．62015年6月JournalofMechanical＆ElectricalEngineeringJun．2015DOI：10．3969／j．issn．1001—4551．2015．06．002发动机冷却风扇性能的优化设计研究王天宇，王霄，刘会霞，冯士琳，苏占龙(江苏大学机械工程学院，江苏镇江212013)摘要：针对面向性能的发动机冷却风扇叶片几何形状优化的问题，将参数化建模技术应用到对冷却风扇叶片安装角的描述中，建立了冷却风扇的参数化模型，以多学科优化平台Isight和商业流体模拟软件Fluent为基础，建立了一种

2、模型参数化、网格划分、CFD分析和多目标优化相结合的发动机冷却风扇优化集成平台，并运用非支配排序遗传算法对冷却风扇进行了优化。对优化结果与试验结果进行了对比，分析了冷却风扇的内部流场。研究结果表明，优化后的风扇模型静压提高了12．8406％，动压和风扇效率也有所提高，冷却风扇的整体性能得到了优化。关键词：发动机；冷却风扇；计算流场分析；优化中图分类号：THI22；U464．138文献标志码：A文章编号：1001—4551(2Ol5)06—0744—06PerformanceoptimizationofenginecoolingfanWANGTian-yu，

3、WANGXiao，LIUHui—xia，FENGShi-lin，SUZhan-long(SchoolofMechanicalEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China)Abstract：Aimingattheproblemofperformance—basedoptimizationoftheautomotiveenginecoolingfanbladegeometry，theparametricmod—elingtechnologywasappliedtodescriptionofthecool

4、ingfanbladeinstallationangle，andaparameterizedmodelofcoolingfanwasestab—lished．Aplatformforoptimizationdesignofenginecoolingfanwasbuiltbasedonmuhidisciplinaryoptimizationsoftwareisightandcommer-cialfluidsimulationsoftwarefluent．Intheplatform，parameterizationmodeling，meshing，comput

5、ationalsimulationandoptimizationwerecombinedtogether．Inaddition，theoptimizationoffanwasperformedontheplatform，usingnon·donminatedsortinggeneticalgorithmsII．Theoptimizationresultswerecomparedwiththetestresults．Moreover，theinnerflowfieldofcoolingfanwasanalyzed．Theresultsindicatethat

6、thestaticpressureincreasedby12．8406％．anddynamicpressureandeficiencyoffanaYealsoimproved．Theoverallperformanceoffanhasbeenoptimized．Keywords：engine；coolingfan；computationalfluiddynamics(CFD)；optimization大的工具广泛应用于风扇设计中。数值模拟与试验研O引言究相比，优点在于模型得到简化，条件容易控制，修改随着人们对汽车动力性能的要求越来越高，发动方便，并且具有很

7、好的可重复性，所以设计和研究的成机的工作转速也在不断提高，这对汽车冷却系统提出本和所需时间都比试验研究大大降低。因此，数值模了更高的要求。因此，在提高发动机冷却风扇的整体拟已经成为风扇研究不可或缺的重要工具。性能同时缩短设计周期和降低设计成本，是风扇设计为了提高风扇性能，国内外学者对风扇叶片的翼的一个重要目标。型⋯、弯掠技术【2和叶片扭曲技术进行了大量的研随着计算流体力学(computationalfluiddynamics，究。但多数对风扇静特性进行对比和研究，未对风扇CFD)与计算机技术的发展，数值模拟已经作为一种强内部流场进行详细分析。在风扇优化方面

8、，一些研究收稿日期：2015—01—23作者简介：王天宇(1989