国产通风机开发流程及技术痛点

天洑软件

1 风机产品开发流程

正向设计的一般完整开发流程下图所示：

                               
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2 开发现状分析及面临问题

（1）初始设计是根据压力、流量等约束条件，从二维叶型到三维叶片的过程，理论设计书籍中，推荐参数及形式较为宽泛，造成初始设计需要多次尝试，改变一次参数，利用通用的三维造型软件建模往往需要花费大量精力。所以，初始设计中，实现叶片快速造型能够大大提高初始设计的效率。



（2）从原始的叶型选择到三维叶片的弯、掠、扭设计，要求从业者理论功底扎实，开发周期长，并且设计出的模型一般需要再次改型设计才能完全符合选型要求。



目前国内风机厂家设计能力较差，直接仿造及相似设计较多。但是当应用场合变化或者性能要求严格时，往往不能达到理想效果。



一种较为便捷的方法，既能规避国外专利的技术壁垒，又能在较高性能水平的基础上提升性能，这种方法是：改型设计。

3 解决方案

（1）叶片快速造型

叶片快速造型的一般流程是：

                               
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（2）快速改型设计

改型设计的一般流程是：

                               
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4 造型、仿真、优化算法的耦合方案

无论是初始设计还是改型设计，得到几何模型后，可用于直接加工制造然后实验验证。但是这样往往造成加工样件数过多，增加时间和物料成本。

CFD仿真有以下优势：

a. 虚拟实验，减少物料成本

b. 快速得到结果，减少时间成本

c. 结果可视化，深入研究内部流场

可先采用CFD手段对初始的若干种方案进行对比研究，遴选出性能较优的几种方案，最后做实验对比。

更为便捷的做法是通过优化算法可自动得到较优的叶片三维造型，流程为：

1. 利用造型模块，随机输出不同叶片参数（叶型参数、弯、掠等）的几何模型；

2. 对输出的几何模型进行仿真，进行设计变量的敏感度分析；

3. 选出需要优化的设计变量，对设计变量变化范围进行限制，优化计算；

4. 得到较优的叶片模型。