[發明專利]一種基于流場分析的割草車刀片節能優化設計方法及割草車刀片

在審

• 申請號: 201711337767.3
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108108541A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 李舜酩;顧信忠;白云;陳遠帆
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;A01D34/73
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

1.一種基于流場分析的割草車刀片節能優化設計方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1，初始方案的流場計算：采用FLUENT軟件對原始刀片進行流場分析，根據分析結果輸出刀片在工作時的表面速度分布圖、壓力分布圖以及刀片主軸上所承受的扭矩圖；

步驟2，制定優化方案：根據步驟1得到的速度分布圖、壓力分布圖以及刀片主軸上所承受的扭矩圖分析刀片是否有能夠改進的地方，在此基礎上擬定目標優化方案，對刀片進行目標優化，得到理想的刀片形狀；

步驟3，刀片優化設計集成：在三維軟件中建立刀片及流場的參數化模型和參數更新的批處理文件，導入Gambit軟件中進行網格劃分，并輸出網格文件和Gambit命令流文件，導入Fluent軟件中進行計算，保存計算結果和Fluent命令流文件；

步驟4，集成優化：根據目標優化的結果結合在三維軟件中修改進行刀片形狀，并將修改后的刀片再次進行網格劃分和流場分析，分析割草車刀片表面速度分布、壓力分布以及刀片主軸上的扭矩情況；并將該方案與原始刀片進行對比，比較主軸上扭矩大小，判斷是否節能，得出優劣；

步驟5，實驗驗證：將優化方案用到實車上進行實車實驗，檢驗實際情況是否達到節能效果，并與原始數據進行對比，最終得出節能效率。

2.根據權利要求1所述的基于流場分析的割草車刀片節能優化設計方法，其特征在于：所述步驟2中，對割草車刀片進行目標優化，得到理想的割草車刀片形狀的具體步驟為：

(1)構造優化目標：假設第i塊刀片上扭矩為mi，每一塊刀片上扭矩所占權重為ωi，總的扭矩為M，則目標函數寫成：

最小化：

上式中，n為刀片總數；

(2)設定約束條件以及邊界條件：假設刀刃處最小速度為Vmin，刀片表面最大壓力為Pmax，則有約束：

邊界條件則與原始刀片進行流場分析的邊界條件相同；

(3)施加與原始刀片分析時相同的載荷進行目標的拓撲優化。

3.一種割草車刀片，其特征在于：包括兩個刀片本體(1)，兩個刀片本體(1)之間通過連接部分(1)連接，且兩個刀片本體(1)關于連接部分(1)的中心對稱；所述刀片本體(1)的一側設置有刀刃(3)，另一側向上方折彎、延伸形成翼片(4)，所述翼片(4)為梯形。

4.根據權利要求3所述的割草車刀片，其特征在于：所述翼片(4)為直角梯形，其直角邊位于刀片本體(1)末端。

5.根據權利要求3所述的割草車刀片，其特征在于：所述翼片(4)的折彎角為42°。

6.根據權利要求3所述的割草車刀片，其特征在于：所述翼片(4)和刀片本體(2)之間的過度部分(5)為圓角過度。

7.根據權利要求3所述的割草車刀片，其特征在于：所述翼片(4)端部兩側的翼片尖部(6)為圓角。