[發明專利]一種基于代理模型的汽車發動機艙散熱系統結構優化方法

有效

• 申請號: 202110096207.3
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112784361B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 劉傳波;付志浩;王正炬;范超杰;陳傲杰;朱彥昭;李菲
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種基于代理模型的汽車發動機艙散熱系統結構優化方法，包括以下步驟：定義發動機艙內部件位置的調整量為設計變量參數，發動機艙的散熱效果為設計目標量參數；進行整車熱平衡試驗并依據實驗結果構建整車三維模型；根據原始車型發動機艙內部零件的安裝位置和調整余量確定設計變量參數的預設區間，在預設區間內隨機生成多個初始樣本點；通過仿真試驗獲取每個初始樣本點以及其對應的設計目標量參數的響應值，將二者作為初始樣本點組；隨機抽取初始樣本點組中的部分樣本點作為訓練集建立代理模型，剩余的樣本點作為測試集；采用全局尋優算法對代理模型全局尋優，確定最優設計變量參數。本方法提升了發動機艙散熱系統的設計效率。

技術領域

本發明涉及汽車發動機艙散熱系統技術領域，具體為一種基于代理模型的汽車發動機艙散熱系統結構優化方法。

背景技術

汽車發動機艙內部緊密布置冷凝器、散熱器、發動機等多種零部件，各零部件在發動機艙內部熱環境中的流動與傳熱過程互相影響。近年來，汽車綜合性能的提升需求使其內部電子設備數目大幅度遞增，進而造成原本空間布局相對狹小的發動機艙熱環境變得異常惡劣，過熱的發動機艙會影響其內部零部件的工作狀態和使用壽命，甚至影響到整車油耗的變化，因此發動機艙冷卻系統的設計就顯得尤為重要。

以往發動機艙冷卻系統中對于相關零部件的結構選型和安裝布置都是基于經驗設計，均是在車身外形和發動機艙內部布局確定后進行風洞試驗驗證，無法準確獲取發動機艙內外流場的分布規律，因此無法針對特定車型進行修改，從而導致整車散熱能力不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于代理模型的汽車發動機艙散熱系統結構優化方法，以解決在散熱系統設計過程中工作量大、效率低的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種技術方案：包括以下步驟：

S1、確定設計變量參數和設計目標量參數；設計變量參數為發動機艙內部件位置的調整量，作為輸入量參數；設計目標量參數為發動機艙的散熱效果，作為設計目標量參數；

S2、進行整車熱平衡試驗，獲取其對應的設計目標量參數的數值；

S3、構建整車三維模型，對該三維模型進行仿真，將仿真所得的設計目標量參數與整車熱平衡試驗所得的設計目標量參數對比，若仿真結果不符合整車熱平衡試驗結果，則重新構建整車三維模型；

S4、根據原始車型發動機艙內各冷卻部件的初始安裝位置以及可調整距離進行幾何測量，并基于各冷卻部件之間保持間隙余量防止接觸共振的原則，確定設計變量參數的預設區間，并在預設區間內隨機生成多個初始樣本點；

S5、對汽車發動機艙散熱系統結構進行仿真試驗，計算每個初始樣本點對應的設計目標量參數的響應值，并將每個初始樣本點以及對應的設計目標量參數的響應值作為初始樣本點組；

S6、隨機抽取初始樣本點組中的部分樣本點作為訓練集建立代理模型，將剩余的樣本點作為測試集進行精度驗證；

S7、采取全局尋優算法對建立的代理模型全局尋優，確定最優設計變量參數。

按上述方案，所述設計變量參數具體包括冷卻風扇后移距離、冷凝器前移距離、風扇軸向伸入距離、風扇與風扇罩徑向間隙和風扇旋轉中心偏移距離。

按上述方案，所述設計目標量參數包括散熱器組入口空氣質量流率與冷卻風扇有效功率；其中散熱器組包括散熱器和冷凝器。

按上述方案，S4中所述生成多個初始樣本點的方法為最優拉丁超立方試驗方法，對所述的設計變量參數抽樣得到N個水平，隨機均勻的生成N組樣本點。

按上述方案，S5中仿真過程具體為：在CFD軟件中輸入不同初始樣本點對應生成的三維模型進行仿真模擬，計算得到不同初始樣本點下對應的各個設計目標量參數的響應值。