[發明專利]一種流體通道的設計、計算方法

無效

• 申請號: 201110181681.2
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102270257A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 熊保平;陳奇;皮士華;田耀霽;張奠忠
• 申請（專利權）人: 南京開瑞汽車技術有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝

技術領域

本技術方案屬于流體力學的基礎技術領域，具體是一種流體通道的設計、計算方法。

背景技術

現有技術中流體通道的應用廣泛，其設計要求也很高，因為，合理的流體通道具有合理的流體力學特性，可以實現相同流動狀態下，能耗(該能耗包括抵抗流體的能耗及流體自身的能耗)最低，效果更好，效率最高。

例如，在汽車等的冷卻系統的結構中，如圖6所示，其中，迎面風產生的冷卻氣流從汽車前面過來，通過汽車前面罩9中的格珊進風口，進入水箱4的前面；然后吹拂熱的水箱、冷凝器表面，把水箱、冷凝器表面的熱量帶走，從而起冷卻作用。通過計算，發現進風口的面積比較小，進風口的面積只有水箱面積的29.9％，將影響冷卻系統的安裝效率系數，影響冷卻系統的冷卻能力。

為了解決這個問題，現有技術中，專門在水箱前面的下部安裝了導風罩，如圖7所示。把繞過保險杠下面的迎面氣流，導引到水箱前面吹拂水箱，對水箱起冷卻作用。雖然迎風面積增加了，但如果流體的流動狀態不好，仍然是滿足不了冷卻系統的要求的。因此仍然需要采取一些措施，來提高進風效率。在條件限制苛刻的情況下，提高進風效率的難度是很大的。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提出了一種流體通道的設計和計算方法，具體技術方案如下：

一種流體通道的設計、計算方法，是按照流體和通道之間的相互作用力以最佳的形式安排，分三個階段分別設計：

1)流體和通道內壁表面開始接觸階段的設計：

通道內壁表面曲線的導數dⁿy/dxⁿ作為通道內壁表面的參數；所述導數是二階導數或高階導數；

設通道內壁表面曲線起始點的導數dⁿy/dxⁿ等于零，并按直線關系平滑增加，使得本階段的工作質量最理想；

2)流體在通道內壁表面持續流動的階段的設計：

設該階段，所述導數dⁿy/dxⁿ為一個常數，使氣流和工作曲面的沖擊盡可能的小；

3)流體對應的導數dⁿy/dxⁿ減小階段的設計：

本階段是步驟1)的第一個階段的反向過程，即讓導數dⁿy/dxⁿ按直線關系下降最后等于零；

4)通過上述三個階段得到導數dⁿy/dxⁿ對應曲線，再用n次曲線將該導數dⁿy/dxⁿ對應曲線中不圓滑的連接處平滑連接起來，最后得到理想工作曲線；

5)理想工作曲線對應上述四個步驟，分為五個區間；

6)把上面得到的理想工作曲線形狀沿X軸對稱得到理想工作曲線的負曲線，再把該負曲線向前整體移動，并與理想工作曲線首尾相接，就構成完整的理想工作曲線；該完整的理想工作曲線總共由十個區間、由十個函數曲線構成；

7)將各個區間的函數方程，進行n次積分，得到完整的理想工作曲線的各個區間的曲線方程；

8)在各個曲線方程函數的取值區間，輸入一系列x數值，代入各個區間的曲線方程就得到通道內壁表面理想曲線；

9)把理想曲線在垂直于坐標平面的方向上，上下移動到所需要的寬度，或者把理想曲線繞某一個旋轉軸旋轉，得到一個扇形曲面或封閉的圓曲面，就得到了所需要的理想曲面。

所述導數dⁿy/dxⁿ優選二階導數d²y/dx²，即n＝2；

步驟1)中，二階導數是標志能量交換的通道內壁表面的參數；

步驟2)中，二階導數為一個常數，使氣流和工作曲面的沖擊盡可能的小，從而減少噪聲、減少能量損失。

所述步驟6)中，十個方程的來源和依據是，從工作性能、效率和能量轉換最理想的工作要求，而寫出來的十個方程。

按照類似的思路，也可以寫出另一種十五個方程組或二十個方程組；未知數也不一定是現在的36個，可能是50或者80個，函數的形式也不一定是二次方程，也可以是三次方程、四次方程或更多方次的方程，最后都可以把曲線解出來，付之實用。因此，除了現在已經使用過的平面形狀以外的任何曲面，都在本技術方案保護范圍之內。