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国产通风机开发流程及技术痛点

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发表于 2019-11-29 14:01:24 | 显示全部楼层 |阅读模式

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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。

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