基于計(jì)算流體力學(xué)的車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器芯部外形優(yōu)化

索文超， 許翔， 耿飛

(1.陸軍航空兵學(xué)院 預(yù)選士官訓(xùn)練基地, 北京 101123; 2.軍事交通學(xué)院 軍用車(chē)輛系, 天津 300161)

基于計(jì)算流體力學(xué)的車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器芯部外形優(yōu)化

索文超1， 許翔2， 耿飛1

(1.陸軍航空兵學(xué)院 預(yù)選士官訓(xùn)練基地, 北京 101123; 2.軍事交通學(xué)院 軍用車(chē)輛系, 天津 300161)

為降低散熱器空氣側(cè)流動(dòng)阻力和芯部體積以達(dá)到節(jié)約冷卻風(fēng)扇功率和車(chē)輛動(dòng)力艙空間的目的，建立了散熱器空氣側(cè)計(jì)算流體力學(xué)(CFD)模型和基于CFD分析的散熱器芯部外形優(yōu)化模型。在滿(mǎn)足散熱需求和動(dòng)力艙安裝空間要求的前提下，以空氣側(cè)流動(dòng)阻力和芯部體積為目標(biāo)函數(shù)，基于遺傳算法對(duì)一板翅式散熱器芯部外形進(jìn)行了優(yōu)化，對(duì)優(yōu)化后散熱器的散熱性能進(jìn)行了校核。結(jié)果表明，所建優(yōu)化模型是可行的。采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法確定了各變量對(duì)優(yōu)化目標(biāo)影響的主次順序：在空氣流量一定時(shí)，散熱器芯部高度對(duì)散熱器空氣側(cè)流動(dòng)阻力和芯部體積的影響最為顯著。

動(dòng)力機(jī)械工程； 散熱器； 計(jì)算流體力學(xué)； 遺傳算法； 外形優(yōu)化

Abstract: A radiator air side CFD model and an optimization model of radiator core shape based on CFD are established for reducing the airflow pressure drop and the volume of vehicle engine radiator core to save the cooling fan power and the vehicle engine compartment space. Under the precondition of satisfying the requirement of heat dissipating capacity, the shape of a plate-fin radiator core is optimized based on genetic algorithm by taking the air side pressure drop and the volume of its core as the target functions. The heat dissipation performance of the optimized radiator was verified. The optimized results show that the proposed optimization model is feasible. The primary and secondary sequences of the variables affecting the optimization targets are found by using an orthogonal experimental design method. And the height of radiator core has the most significant influence on the air side pressure drop and the volume of radiator core when the air flow rate is constant.

Key words: power machinery engineering; radiator; computational fluid dynamics; genetic algorithm; shape optimization

0 引言

散熱器是車(chē)輛冷卻系統(tǒng)的重要部件，其芯部結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，需要著重解決在車(chē)輛總體限定的安裝空間內(nèi)，安排出足夠的散熱面積以滿(mǎn)足散熱要求；同時(shí)要盡可能降低散熱器空氣側(cè)的流動(dòng)阻力和芯部體積，以達(dá)到節(jié)約冷卻風(fēng)扇功率和車(chē)輛動(dòng)力艙空間的目的。其中的關(guān)鍵就是要合理確定散熱器的正面面積和厚度，這是一個(gè)不斷優(yōu)化的過(guò)程[1]。

計(jì)算流體力學(xué)(CFD)與優(yōu)化算法在散熱器空氣流動(dòng)與傳熱及其優(yōu)化設(shè)計(jì)方面應(yīng)用十分廣泛，通常做法為：針對(duì)不同方案分別進(jìn)行CFD的分析對(duì)比[2-4]；分別實(shí)施優(yōu)化過(guò)程與CFD分析以完成結(jié)構(gòu)優(yōu)化與性能分析[5-7]；將CFD分析、近似公式與序列二次規(guī)劃法相結(jié)合以完成優(yōu)化設(shè)計(jì)[8]等。以上研究未能將CFD分析與優(yōu)化算法進(jìn)行有效結(jié)合，或者由于使用了近似公式而容易帶來(lái)誤差影響。本文以芯部結(jié)構(gòu)參數(shù)已定的某大功率車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)水散熱器為對(duì)象，分別建立了散熱器空氣側(cè)CFD模型和基于CFD分析的散熱器芯部外形優(yōu)化模型，通過(guò)編制程序控制CFD軟件來(lái)自動(dòng)完成散熱器CFD模型的幾何建模、邊界設(shè)置和CFD求解等過(guò)程；通過(guò)CFD分析與優(yōu)化算法相結(jié)合，對(duì)散熱器芯部外形進(jìn)行了優(yōu)化；對(duì)優(yōu)化后散熱器的散熱性能進(jìn)行了校核，以保證滿(mǎn)足散熱需求；最后采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法確定了優(yōu)化目標(biāo)各影響因素的主次順序。

1 散熱器空氣側(cè)CFD模型

大功率發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器芯部體積龐大、冷熱流體通道相對(duì)非常微小，難以實(shí)現(xiàn)整體三維建模及網(wǎng)格離散。在針對(duì)散熱器芯部建立CFD模型時(shí)，通常利用散熱器芯部結(jié)構(gòu)的幾何對(duì)稱(chēng)性與周期性，采用對(duì)稱(chēng)邊界和周期性邊界對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行簡(jiǎn)化[3-9]?；诖朔椒?，文獻(xiàn)[9]對(duì)一管片式散熱器建立了空氣側(cè)CFD模型并進(jìn)行了驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果表明，所得空氣側(cè)流動(dòng)阻力的模擬值與試驗(yàn)值最大相對(duì)誤差為8.24%，驗(yàn)證了該模型的可行性。

本文以一叉流型板翅式水散熱器為研究對(duì)象，其空氣側(cè)翅片為多折型百葉窗式翅片，水側(cè)翅片與空氣側(cè)結(jié)構(gòu)相同，但不開(kāi)百葉窗。相關(guān)參數(shù)定義如下：散熱器芯部外形長(zhǎng)度為L(zhǎng)、寬度為W、高度為H，芯部體積為V；翅片(隔板)厚度為δ、高度為h，節(jié)距為b、節(jié)距數(shù)為Nb、層數(shù)為N、散熱面積為As、流體流通面積為Ac、芯部正面面積為Af、空氣側(cè)翅片百葉窗間距為d、百葉窗間隙為c. 通過(guò)添加下角標(biāo)a、w和p對(duì)空氣側(cè)翅片、水側(cè)翅片和隔板的參數(shù)進(jìn)行區(qū)別。圖1為散熱器芯部結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為空氣側(cè)翅片結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)標(biāo)注情況。

參照文獻(xiàn)[9],計(jì)算區(qū)域確定如下：H向(空氣流動(dòng)方向)取散熱器芯體的全長(zhǎng)；W向取半層空氣層的高度；L向取空氣側(cè)翅片一個(gè)節(jié)距的長(zhǎng)度。入口邊界設(shè)置為質(zhì)量流量入口邊界，出口邊界設(shè)置為壓力出口邊界，壁面熱邊界條件處理采用第2類(lèi)熱邊界條件，即輸入熱流密度。計(jì)算區(qū)域的選取及其余邊界設(shè)置情況如圖3所示。

圖1 散熱器芯部結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of radiator core structure

圖2 空氣側(cè)翅片結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)標(biāo)注圖Fig.2 Air-side fin structure and its parameters

圖3 計(jì)算區(qū)域的選取及邊界設(shè)置Fig.3 Computation domain and boundary

模型基于三維直角坐標(biāo)建立，并作如下假定：1)流動(dòng)為穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，散熱器空氣側(cè)入口處空氣速度均勻分布，相鄰空氣側(cè)流道內(nèi)氣體的流動(dòng)特性非常接近；2)空氣側(cè)散走的總熱量在各散熱表面均勻分配；3)翅片與隔板(水管)的焊接情況良好，接觸部分之間不存在縫隙或突起；4)忽略翅片厚度對(duì)流動(dòng)的影響；5)空氣為不可壓縮氣體，物性參數(shù)只隨溫度而發(fā)生改變；6)輻射換熱與重力影響忽略不計(jì)。

計(jì)算基于空氣流動(dòng)的質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程及標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型建立控制方程，采用基于壓力耦合式算法進(jìn)行CFD求解，控制方程的離散格式為2階迎風(fēng)格式。

2 優(yōu)化模型的建立

2.1 基本思路

優(yōu)化以滿(mǎn)足散熱要求為前提。首先，根據(jù)已知條件進(jìn)行熱平衡估算，并根據(jù)散熱器安裝位置的空間尺寸限制來(lái)確定約束條件；然后，選取設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)并優(yōu)化求解；最后，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對(duì)散熱器的散熱性能進(jìn)行校核，以確保優(yōu)化后仍能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。圖4為散熱器芯部外形優(yōu)化過(guò)程框圖。

圖4 優(yōu)化過(guò)程框圖Fig.4 Block diagram of optimization process

2.2 熱平衡估算

為保證散熱器滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的散熱要求，通過(guò)熱平衡估算確定相關(guān)參數(shù)。

2.2.1 已知條件

散熱器內(nèi)冷卻水需要散走的總熱量為Φw，散熱器入水口溫度為T(mén)i,w，水循環(huán)流量為qm,w.

2.2.2 估算冷卻空氣流量

散熱器在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，不考慮散熱器的熱損失，散熱器冷卻水放出的熱量Φw可認(rèn)為全部由冷卻空氣帶走，即冷卻空氣帶走的熱量Φa與冷水放出的熱量Φw相等。冷卻空氣流量的大小一般由(1)式確定：

(1)

式中：qm,a為空氣質(zhì)量流量；cp,a為空氣定壓比熱容；ΔTa為空氣進(jìn)出口溫差，參考同類(lèi)車(chē)輛水散熱器的空氣側(cè)溫升可對(duì)ΔTa做出近似估計(jì)。

2.2.3 確定入水口與出水口溫度差

水側(cè)同樣滿(mǎn)足(1)式的關(guān)系，則入水口與出水口溫度差滿(mǎn)足(2)式：

(2)

式中：qm,w為水循環(huán)流量；cp,w為水定壓比熱容。

2.3 目標(biāo)函數(shù)

為減小散熱器的空氣側(cè)流動(dòng)阻力Δp和體積V，達(dá)到節(jié)約冷卻風(fēng)扇功率和車(chē)輛動(dòng)力艙空間的目的，在滿(mǎn)足散熱要求的條件下，將空氣流動(dòng)阻力最小和芯部體積最小作為目標(biāo)函數(shù)，按照線性加權(quán)組合法，將多目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為如下單目標(biāo)函數(shù)形式：

(3)

式中：ωi為各目標(biāo)函數(shù)的權(quán)重因子，i=1,2；Si為各目標(biāo)函數(shù)的無(wú)因次系數(shù)。

2.4 設(shè)計(jì)變量

為正確選定散熱器合理的正面面積和厚度，初步選取長(zhǎng)方體狀散熱器芯體的長(zhǎng)L、寬W、高H3個(gè)外形尺寸作為設(shè)計(jì)變量。如圖1所示，板翅式散熱器芯部結(jié)構(gòu)為空氣層與水層依次交替，且層與層之間均有隔板隔開(kāi)，散熱器芯部寬度W的計(jì)算式可表示如下：

W=haNa+hwNw+δpNp,

(4)

式中：ha為空氣側(cè)翅片高度；Na為空氣側(cè)層數(shù)；hw為水側(cè)翅片高度；Nw為水側(cè)層數(shù)；δp為隔板厚度；Np為隔板層數(shù)。

根據(jù)散熱器芯部結(jié)構(gòu)的規(guī)律性，空氣側(cè)層數(shù)Na、水側(cè)層數(shù)Nw和隔板層數(shù)Np三者之間有著確定的數(shù)學(xué)關(guān)系，因此，只要確定了空氣側(cè)層數(shù)Na，即可確定另外兩個(gè)層數(shù)。由于空氣側(cè)翅片高度ha、水側(cè)翅片高度hw和隔板層厚度δp均已確定，因此，只要確定了空氣側(cè)層數(shù)Na，就可以確定散熱器芯部寬度W.

由于散熱器芯部寬度W是由空氣側(cè)層數(shù)Na決定的，改用空氣側(cè)層數(shù)Na代替芯部寬度W作為設(shè)計(jì)變量，可以避免芯部寬度的優(yōu)化結(jié)果出現(xiàn)半個(gè)層數(shù)或其他不符合實(shí)際的現(xiàn)象。

綜上所述，最終選取散熱器芯部長(zhǎng)度L、芯體高度H和空氣側(cè)層數(shù)Na作為設(shè)計(jì)變量。其中，前兩個(gè)參數(shù)為連續(xù)型變量，后一個(gè)參數(shù)為整型變量，其標(biāo)準(zhǔn)形式如下：

X={x1,x2,x3}T={L,H,Na}T.

(5)

3個(gè)設(shè)計(jì)變量決定了散熱器芯部的正面面積Af和體積V；當(dāng)芯部翅片結(jié)構(gòu)一定時(shí)，3個(gè)設(shè)計(jì)變量還決定著空氣側(cè)和水側(cè)的總散熱面積As. 同時(shí)，散熱器芯部的正面面積又決定了空氣流通面積，在一定的空氣流量下，也就決定了散熱器芯部的正面空氣速度。而散熱器的空氣流動(dòng)阻力主要受正面空氣速度與流道長(zhǎng)度(即散熱器芯部高度H)的影響，因此，3個(gè)設(shè)計(jì)變量又影響著空氣流動(dòng)阻力。綜上分析可知，3個(gè)設(shè)計(jì)變量直接制約著兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)。

2.5 約束條件

2.5.1 正面面積的約束

散熱器芯部的正面空氣速度u通?？刂圃谠O(shè)計(jì)范圍內(nèi)。根據(jù)前文給定的空氣質(zhì)量流量qm,a，通過(guò)(6)式即可對(duì)散熱器的正面面積進(jìn)行約束。

(6)

式中：ρa(bǔ)為空氣密度；σ為散熱器空氣流通面積與其正面面積之比。

2.5.2 溫度差的約束

為了得到冷熱介質(zhì)的溫度差，通常采用算術(shù)平均溫度差ΔTm進(jìn)行估算，計(jì)算式如下：

(7)

式中：Tw和Ta分別為散熱器水側(cè)和空氣側(cè)平均溫度；Ti,w和To,w分別為散熱器水側(cè)入口溫度和出口溫度；Ti,a和To,a分別為散熱器空氣側(cè)入口溫度和出口溫度。

由于CFD模型中沒(méi)有建立水側(cè)模型，而采用對(duì)固體壁面施加熱邊界條件的方式來(lái)模擬傳熱，空氣側(cè)與隔板平均溫度差ΔT′m應(yīng)小于空氣層與水層的算術(shù)平均溫度差ΔTm，否則將影響熱量從水側(cè)到空氣側(cè)的傳遞。ΔT′m按(8)式計(jì)算：

ΔT′m=Tp-Ta，

(8)

式中:Tp為隔板表面平均溫度。

2.5.3 設(shè)計(jì)變量的約束

為提高計(jì)算效率，應(yīng)盡可能縮小設(shè)計(jì)變量的搜索空間。根據(jù)散熱器安裝空間的限制，可確定L、Na和H的上限值。由于散熱器芯部的正面面積Af與空氣側(cè)散熱面積As,a均為散熱器芯體外形尺寸的函數(shù)，即有

Af=f(L,Na)，

(9)

As,a=f(L,Na,H).

(10)

通過(guò)對(duì)散熱面積、正面面積等條件的約束，可對(duì)L、Na和H的上限值、下限值做出進(jìn)一步約束。

綜上所述，所有約束條件匯總?cè)缦拢?/p>

(11)

3 優(yōu)化求解

3.1 邊界條件的更新

根據(jù)新的設(shè)計(jì)變量更新邊界條件，具體步驟如下：

1)確定芯部寬度W. 根據(jù)設(shè)計(jì)變量中的Na計(jì)算出W.

2)確定散熱器芯部空氣側(cè)總的通道數(shù)Nc. 將散熱器芯部空氣側(cè)翅片每一個(gè)節(jié)距的流通面積看作一個(gè)通道，則Nc可以按(12)式計(jì)算：

Nc=(L/ba)×Na.

(12)

3)確定空氣側(cè)總散熱面積As,a. 由于CFD分析區(qū)域的入口橫截面選取的是空氣側(cè)一個(gè)節(jié)距翅片的寬度和半個(gè)翅片高度，相當(dāng)于選取了散熱器芯部空氣側(cè)所有通道中的半個(gè)通道，根據(jù)CFD計(jì)算結(jié)果可讀出空氣側(cè)翅片的面積At,a與隔板面積Ap，求和之后即為半個(gè)通道的散熱面積。因此，總散熱面積計(jì)算式為

As,a=(At,a+Ap)×2×Nc.

(13)

4)確定壁面邊界的熱流密度

(14)

5)確定計(jì)算區(qū)域入口處的空氣質(zhì)量流量

(15)

3.2 基于CFD分析的優(yōu)化過(guò)程實(shí)現(xiàn)

優(yōu)化過(guò)程采用優(yōu)化軟件、自編程序與CFD軟件相結(jié)合進(jìn)行。由C++語(yǔ)言編制的可執(zhí)行程序?qū)?yōu)化軟件賦予的設(shè)計(jì)變量值處理為CFD求解所需的參數(shù)，并控制CFD軟件自動(dòng)完成散熱器空氣側(cè)CFD模型的CFD求解過(guò)程，最后將計(jì)算結(jié)果整理為目標(biāo)函數(shù)值并報(bào)告給優(yōu)化軟件。由于空氣側(cè)流動(dòng)阻力通過(guò)CFD計(jì)算獲得，沒(méi)有明確的計(jì)算表達(dá)式，傳統(tǒng)的優(yōu)化方法受到限制。遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過(guò)程而形成的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化概率搜索算法，它直接以目標(biāo)函數(shù)作為搜索信息，僅使用由目標(biāo)函數(shù)值變換來(lái)的適應(yīng)度函數(shù)值就可確定進(jìn)一步搜索的方向和范圍，對(duì)目標(biāo)函數(shù)的性質(zhì)幾乎沒(méi)有要求，算法的魯棒性、可靠性和移植性好，因此本文的優(yōu)化過(guò)程基于遺傳算法進(jìn)行，采用罰函數(shù)法處理約束條件?；贑FD分析的優(yōu)化過(guò)程流程圖如圖5所示。

圖5 基于CFD分析的優(yōu)化過(guò)程流程圖Fig.5 Flow chart of optimization process based on CFD

3.3 優(yōu)化結(jié)果

為同時(shí)兼顧節(jié)約風(fēng)扇功率和動(dòng)力艙空間，優(yōu)化過(guò)程中，認(rèn)為散熱器空氣側(cè)流動(dòng)阻力和芯部體積兩個(gè)分目標(biāo)函數(shù)同等重要，其權(quán)重因子均取為1，并通過(guò)無(wú)因次系數(shù)將各目標(biāo)函數(shù)無(wú)因次化，以消除各分目標(biāo)因數(shù)量級(jí)差異所引起的權(quán)重失衡。

圖6 遺傳算法進(jìn)化過(guò)程Fig.6 Evolutionary process of genetic algorithm

遺傳算法的進(jìn)化過(guò)程如圖6所示。由圖6可見(jiàn)，隨著進(jìn)化的逐代進(jìn)行，最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值不斷減小，尤其是在初始階段，較差個(gè)體很快被淘汰，最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值下降明顯，經(jīng)過(guò)不斷進(jìn)化并最終趨于穩(wěn)定。

在各參數(shù)取值區(qū)間內(nèi)分別選取接近上限的一個(gè)值，將該值與各參數(shù)實(shí)際值之比作為該參數(shù)的無(wú)因次值。散熱器各無(wú)因次參數(shù)值優(yōu)化前后的對(duì)比情況如表1所示。優(yōu)化后散熱器空氣側(cè)流動(dòng)阻力和芯部體積比優(yōu)化前分別降低了6.95%和6.31%.

表1 優(yōu)化前后參數(shù)對(duì)比

優(yōu)化后，散熱器芯部高度減小了6.67%，芯部高度的減小使得空氣流道變短，從而降低了空氣流動(dòng)阻力；優(yōu)化后，散熱器正面面積增加了0.52%，正面面積的增加使得在同等空氣流量下散熱器的正面風(fēng)速下降，也會(huì)促使散熱器空氣側(cè)的流動(dòng)阻力下降。因此以上因素促使優(yōu)化后的散熱器空氣側(cè)流動(dòng)阻力比優(yōu)化前下降了6.95%.

4 散熱器散熱性能校核

考慮到優(yōu)化后的散熱器正面風(fēng)速下降以及芯部體積減小可能會(huì)影響到散熱器的散熱性能，因此對(duì)優(yōu)化后散熱器的散熱性能進(jìn)行校核。

根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，可以求出空氣側(cè)進(jìn)口和出口處的空氣溫度，而水側(cè)入口水溫已知，因此需要校核出口水溫是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。校核步驟如下：

1)列出優(yōu)化后散熱器的結(jié)構(gòu)及相關(guān)物性參數(shù)，計(jì)算空氣側(cè)和水側(cè)雷諾數(shù)；

2)根據(jù)空氣側(cè)和水側(cè)雷諾數(shù)，確定兩側(cè)流體的換熱系數(shù)αa和αw；

3)計(jì)算散熱器傳熱表面的總效率η0,a和η0,w；

4)計(jì)算傳熱壁面的導(dǎo)熱熱阻R；

5)根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，計(jì)算總傳熱系數(shù)K；

6)根據(jù)優(yōu)化后水側(cè)散熱面積As,w及總傳熱系數(shù)K,計(jì)算算術(shù)平均溫度差ΔTm；

7)根據(jù)(7)式計(jì)算出散熱器出口水溫。

有關(guān)計(jì)算公式參見(jiàn)文獻(xiàn)[1]。經(jīng)校核，優(yōu)化后散熱器的散熱性能能夠滿(mǎn)足散熱要求。

5 靈敏度分析

為確定各設(shè)計(jì)變量對(duì)目標(biāo)函數(shù)影響的主次順序，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行靈敏度分析。將3個(gè)設(shè)計(jì)變量全部作為因素，對(duì)每個(gè)因素取3個(gè)水平，按照L9(34)的要求共安排9次模擬計(jì)算實(shí)驗(yàn)。采用極差法確定各因素對(duì)優(yōu)化目標(biāo)影響的主次順序，結(jié)果如表2所示。

表2 各變量對(duì)優(yōu)化目標(biāo)影響的主次順序

分別對(duì)指標(biāo)的平均值進(jìn)行無(wú)因次處理，獲得對(duì)應(yīng)的無(wú)因次值。以因素水平為橫坐標(biāo)，以指標(biāo)無(wú)因次值為縱坐標(biāo)，可得出因素與指標(biāo)關(guān)系如圖7所示。

圖7 因素與指標(biāo)關(guān)系圖Fig.7 Relationship among factors and targets

通過(guò)以上分析可知，在空氣流量一定的情況下，影響散熱器空氣側(cè)流動(dòng)阻力和其芯部體積的各因素的主次順序依次為散熱器芯部高度、空氣側(cè)層數(shù)和芯部長(zhǎng)度。其中，尤其以散熱器芯部高度的影響最顯著。因此，在散熱器的芯部外形尺寸設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注芯部高度的設(shè)計(jì)。

6 結(jié)論

本文所做研究工作的貢獻(xiàn)和結(jié)論如下：

1)提出了一種基于遺傳算法和CFD分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。在優(yōu)化過(guò)程中，通過(guò)編制程序控制CFD軟件自動(dòng)完成CFD分析過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)了CFD分析過(guò)程與優(yōu)化過(guò)程的數(shù)據(jù)交互。

2)以散熱器空氣側(cè)流動(dòng)阻力和芯部體積為目標(biāo)函數(shù)，建立了基于CFD分析的散熱器芯部外形優(yōu)化模型。實(shí)例優(yōu)化顯示，優(yōu)化后散熱器空氣側(cè)流動(dòng)阻力和芯部體積分別降低了6.95%和6.31%.

3)基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法的靈敏度分析結(jié)果表明，在空氣流量一定時(shí)，散熱器芯部高度是散熱器空氣側(cè)流動(dòng)阻力和芯部體積的主要影響因素。

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OptimizationofRadiatorCoreShapeofVehicleEngineBasedonCFD

SUO Wen-chao1， XU Xiang2， GENG Fei1

(1.Primary Non-Commissioned Officer Training Base, Army Aviation Institute of PLA, Beijing 101123，China;2.Department of Military Vehicle, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

TK421+.12

A

1000-1093(2017)09-1839-06

10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.022

2017-02-03

索文超(1979—)，男，工程師，博士。E-mail：suowenchao@163.com