[发明专利]一种基于正交试验的布风器内部流道结构的优化设计方法

说明书

本发明公开一种基于正交试验的布风器内部流道结构的优化设计方法，步骤是：(1)在布风器CAD图纸中选择影响最大的三个水平因素进行优化；(2)每个因素选取若干水平参数；(3)输入minitab中得到正交试验方案；(4)按照正交实验表的方案使用三维软件进行建模；(5)使用有限元软件对布风器内部流道模型进行有限元划分；(6)通过数值模拟计算得到模拟结果；(7)对模拟结果进行分析得到阻力系数最小的结构；(8)将得到的优化过结构进行生产得到优化后的产品。本发明应用正交试验方法优化了布风器内部流道结构，有效节约了数值模拟计算的时间，更快的得到一种优化的布风器流道。优化过后的布风器，其内部阻力比优化前明显减小。

技术领域

本发明涉及一种新型的空调末端装置结构的设计方法，尤其涉及一种基于正交试验的布风器内部流道结构优化的设计方法，属于空调设备节能技术领域。

背景技术

随着生产力的发展，人民的物质生活极大丰富，在各种各样的生活与工作环境中，对舒适性的要求越来越高。为了保障生活环境的舒适性，空调的技术有了极大的发展与广泛的应用，无论在什么位置，舒适的环境可以保证生活质量，提高工作效率，而空调的大规模应用却带来了环境问题与能耗问题，为了解决空调能耗问题，以减少对环境的影响，制造节能空调设备已经刻不容缓。因此，发展低能耗的空调设备的产品是一个重要设计目标。

船舶空调设备一般为中央空调集中送风，而末端设备布风器是保证舱室温度环境一个非常重要的设备，通过调节阀门开度与热电偶温度，控制送风量与送风温度从而保证对舱室内温度的调整。而之前布风器的结构，由于流道的不合理性导致流道的阻力系数过高，从而造成能源的浪费，故需要设计新型的流道结构，用来降低流动时的阻力，保证低能耗。

在现有的结构设计中，工程技术人员为了节约设计成本，所以并不能把所有设计方案生产出来进行性能参数的测量。在计算机技术发展的今天，工程技术人员可以通过计算机有限元分析软件，对所设计的产品线进行数值模拟，通过模拟结果选出阻力小，噪声低的布风器结构，再进行布风器产品的生产，从而得到相较于以前阻力更小的布风器结构，但是传统方法一般采用控制变量法，由于参数与变量过多，经过排列组合后需要mⁿ个设计方案，其中n为影响较大的尺寸因素，m为每个因素的水平参数，而低阻力的布风器内部流道结构往往需要大量的设计数据进行，找到阻力最低的方案，从而得到优化过后的结构。但这种设计方法，需要大量的数据计算，浪费设计时间与计算机设计资源。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供一种基于正交试验的布风器内部流道结构的优化设计方法，

本发明能在布风器试验设计阶段，加快研发周期，减少无效实验设计方案，充分利用计算机算力，减少无效方案计算时间的方案。

本发明能在设计过程上大幅度减少的无效相似的方案数量，更加快速有效地获得优化方案；在结构上，本发明优化设计的布风器由于阻力更小，解决了以往在设计布风器过程中由于无效方案过多导致布风器内部流道数值模拟时间过程过长的问题，且因结构低阻，有利于能源保护与减少环境污染。

为了达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种基于正交试验的布风器内部流道结构的优化设计方法，包括如下步骤：

步骤1：根据布风器设计图纸选取影响其内部流道的主要尺寸因素进行优化设计，确定各个尺寸因素的参数范围；

步骤2：在所选取的主要尺寸因素的参数范围内确定若干个因素水平，根据主要尺寸因素及各因素的若干个水平进行正交实验表的选择，从而进行正交试验方案设计；

步骤3：根据所设计的正交实验方案进行布风器的三维物理模型建立，并将布风器内部流道模型进行有限元化，得到有限元模型；

步骤4：使用数值模拟软件fluent，设置入口和出口的边界条件，将获得有限元模型进行数值模拟，得到数值模拟结果；