[發明專利]一種基于徑向基神經網絡模型的低噪聲不等距離心風扇優化設計方法

有效

• 申請號: 202110291616.9
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113048086B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 劉東雷;劉勝吉;王建
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D25/08
• 分類號: F04D25/08;F04D17/16;F04D29/28;F04D29/30;F04D29/66;G06F30/27
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于徑向基神經網絡模型的低噪聲不等距離心風扇優化設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，初始設計不等距離心風扇三維參數化數字模型；

S2，基于計算流體與計算聲學方法數值模擬不等距離心風扇工作流場，獲取風扇流場性能參數與噪聲級大?。?/p>

S3，以相鄰葉片間距為設計變量，風扇性能參數與噪聲級大小為輸出響應，最優拉丁超立方方法進行不等距葉片布局樣本點設計；

S4，通過集成優化分析平臺ISIGHT，根據樣本點數據，建立徑向基神經網絡近似模型；

S5，運用存檔微遺傳算法AMGA，以風扇噪聲級最小為優化目標，靜壓及流量等風扇性能參數為約束函數，對不等距冷卻風扇葉片間距進行優化分析，獲得Pareto最優解集；

S6，選取Pareto最優解，獲取最優不等距風扇結構模型；

所述S1的具體實現包括：

S1.1，設計等距離心風扇，包括葉盤、27個葉片及定位柱；

S1.2，設計不等距葉片初始布局：將葉片均分為3組，相鄰葉片間距參數分布定義為ω1至ω8，分組內以相鄰葉片角度最大變化值不超過等距布局時±10％為原則，以等差遞減方式不等距布置，初始不等距離心風扇葉間距分別定義為ω1＝17°、ω2＝16°、ω3＝15°、ω4＝14°、ω5＝13°、ω6＝12°、ω7＝11°、ω8＝10°；

S1.3，繪制小型風冷內燃機導風罩、飛輪、主軸箱、缸蓋、導風板、啟動杯等離心風扇主要關聯部件及試驗測試風筒三維模型，根據各關聯部件在整機中的位置關系進行裝配，提取由離心風扇、離心風扇關聯部件與測試風筒共同包圍的區域，建立初始不等距離心風扇氣動噪聲分析流場域三維模型。

2.根據權利要求1所述的一種基于徑向基神經網絡模型的低噪聲不等距離心風扇優化設計方法，其特征在于，所述S2的具體實現包括：

S2.1，采用ANSYS Workbench有限元綜合分析軟件，將不等距離心風扇氣動噪聲數值分析流場域三維模型文件導入到Geometry子模塊，然后通過Mesh子模塊對流場域模型進行網格劃分，網格劃分后轉入到Fluent子模塊，在該模塊下選取瞬態分析模式，大渦模擬(LES)湍流求解模型；開啟廉姆-霍金斯方程(FW-H)聲學模型；設定離心風扇旋轉區域為動網格形式，設置壓力進出口邊界條件，風扇轉速設定為發動機額定轉速3600轉/分鐘；以進口流量、進出口靜壓、風扇扭矩系數為參數化輸出結果數據；求解方法采用PISO方法，二階迎風式，數值模擬初始不等距設計離心風扇工作流場，獲取離心風扇流場進口流量、進出口靜壓、風扇扭矩系數等性能參數及瞬態風扇壓力脈動數據；仿真計算結果不等距初始設計風扇靜壓Pst＝204.0Pa、流量Q＝0.090782Kg/s、風扇效率ηst＝16.87％；

S2.2，采用上述方法模擬計算原等距風扇風扇靜壓Pst＝205.8Pa、流量Q＝0.091726Kg/s、風扇效率ηst＝16.99％；

S2.3，在結果分析選項中選擇傅里葉變換(FFT)，按照往復式內燃機聲壓法聲功率級的測定標準，設置噪聲測試觀測點，對瞬態風扇壓力脈動結果進行換算，得到不等距初始風扇觀測點產生的氣動脈沖噪聲級大小最大值為76.8dB，原等距風扇噪聲級在觀測點出最大值為78.1dB，將模擬分析結果保存成*.wbpj文件格式。