CN109989821B - 护风圈和冷却风扇系统以及其风门布局方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及护风圈和冷却风扇系统以及其风门布局方法和设备。本发明的方法用于对护风圈中的风门布置位置进行优化，其包括：优化参数设定步骤，设定用于对护风圈实施优化处理的优化参数；优化步骤，根据所设定的优化参数执行优化处理，得到优化的风门布置位置指示；和风门位置确定步骤，根据优化处理的结果确定护风圈中风门的布置位置，得到优化的护风圈。本发明通过对护风圈中的风门布置位置进行优化，能够确保开挖风门孔后的护风圈仍然具有较高的刚度，从而更加经久耐用。
Description
技术领域
本发明涉及冷却风扇系统(CFM)，更具体而言，涉及CFM护风圈中风门位置的布局方法和设备，以及由此优化的护风圈及冷却风扇系统。
背景技术
在诸如汽车等产品中通常设置有CFM，用于冷却发动机(或新能源汽车中的电机和电池)。CFM通常包括由马达驱动的风扇、以及用于安装和保护该风扇的护风圈。另外，已知的是，为了进一步提高汽车在高速行驶时的冷却风量，在CFM护风圈的周边区域中设置一个或多个风门。
例如，在美国专利申请US6106228A中公开了具有辅助风门的冷却风扇系统。该专利申请中所描述的辅助风门具有上部、下部以及位于该上部和下部之间的铰链部。当汽车达到一定的行驶速度时，所述风门在气流的作用下打开，从而为汽车发动机提供更多的冷却风量。但是，在已知的现有技术中，对于风门的布置位置没有予以特别关注，通常是在CFM护风圈的周边空闲区域中任意挖孔，来设置相应的风门。虽然通过设置辅助风门提高了冷却效果，但由此也带来了一些技术问题，例如，对护风圈的刚度和强度造成不利影响，使其容易损坏。
为了解决上述问题，有必要对CFM护风圈中风门的布置位置进行优化，以消除或减小对护风圈刚度的不利影响。本发明的目的即是要提供一种对CFM护风圈中的风门位置进行优化的布局方法和设备，以及由此提供性能更优的护风圈及冷却风扇系统，以便克服现有技术中的问题。
发明内容
本发明的发明人经研究发现，通过对护风圈中的风门布置位置进行优化，能够使护风圈具有更佳的性能，例如，能够确保开挖风门孔后的护风圈仍然具有较高的刚度。
根据本发明的一个方面，提供一种护风圈的风门布局方法，用于对护风圈中的风门布置位置进行优化，其特征在于，所述方法包括：优化参数设定步骤，设定用于对护风圈实施优化处理的优化参数；优化步骤，根据所设定的优化参数执行优化处理，得到优化的风门布置位置指示；和风门位置确定步骤，根据优化处理的结果确定护风圈中风门的布置位置，得到优化的护风圈。
优选地，以使整个护风圈的1阶固有频率尽可能高和/或在特定载荷下护风圈的最大变形尽量低作为优化目标，来进行所述优化处理。
优选地，在所述优化步骤之后，还包括比较步骤，将优化处理结果所指示的风门数量与预先设定的所需风门数量进行比较。
优选地，如果优化处理结果所指示的风门数量大于等于预先设定的所需风门数量，则执行风门位置确定步骤；并且/或者如果优化处理结果所指示的风门数量小于预先设定的所需风门数量，则返回到优化参数设定步骤，对优化参数进行调整。
优选地，在所述优化参数设定步骤之前，还包括优化区域确定步骤，确定护风圈中要实施优化的区域。
优选地，在所述风门位置确定步骤之后，还包括：模拟分析步骤，对所述优化的护风圈以及未优化护风圈的性能参数进行模拟分析；和验证步骤，对所述优化的护风圈以及未优化护风圈的性能参数进行比较，确定所述优化的护风圈的性能参数是否满足设计要求。
优选地，如果所述优化的护风圈的性能参数满足设计要求，则处理结束；并且/或者如果所述优化的护风圈的性能参数不满足设计要求，则返回到优化区域确定步骤，对优化区域进行调整。
优选地，所述设计要求为：所述优化的护风圈的性能参数优于未优化护风圈，且与原始未开风门孔的护风圈相比，其性能参数指标降低不超过预先设定的阈值。
优选地，所述优化参数包括通过对护风圈挖风门孔要达到的护风圈减重目标。更加优选地，所述护风圈减重目标为整个护风圈重量的百分比数值。
优选地，用于衡量护风圈性能的性能参数包括整个护风圈的1阶固有频率和/或在特定载荷下护风圈的最大变形量。
根据另一方面，本发明提供一种护风圈，其通过根据前面所述的方法优化得到。
根据另一方面，本发明提供一种冷却风扇系统，其包括根据前面所述的方法优化得到的护风圈。
根据另一方面，本发明提供一种护风圈的风门布局设备，其包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述处理器执行根据前面所述的方法。
通过本发明，对护风圈中的风门布置位置进行优化，使护风圈具有更佳的性能，例如，确保开挖风门孔后的护风圈仍然具有较高的刚度，从而更加经久耐用。
附图说明
图1示出了原始未开孔的护风圈的示例性平面示意图。
图2示出了以常规方式对图1的护风圈进行挖孔来设置风门所得到的护风圈的平面示意图。
图3示出了用于执行本发明的方法的代表性示例流程图。
图4示出了在本发明的一个实施例中对护风圈实施优化的优化区域。
图5A和5B示出了根据本发明的一个实施例对护风圈执行优化处理后的优化结果示意。
图6示出了根据本发明的一个实施例优化得到的护风圈风门布局。
具体实施方式
下面，结合附图，对根据本发明的优选实施例进行详细描述。要说明的是，附图仅为示例性的，其不必严格按比例绘制。
首先，参考图1，其中示出了原始未开孔的护风圈(即，不具有辅助风门和相应开孔的护风圈)的示例性平面示意图。该护风圈100包括位于周边的框架110和位于中间呈轮辐状间隔分布的支撑筋120。护风圈的结构对于本领域技术人员而言是熟知的，在此省略对其细节的描述。
接下来，参考图2，其中示出了以常规方式对图1所示的护风圈100进行挖孔来设置风门，从而得到的护风圈200。在该示例中，在护风圈200中设置了两个风门210。按照一般的处理方式，选择护风圈框架中较大的空闲部位进行挖孔，来设置这两个风门210。
通常，护风圈中的风门数量可根据客户的设计需求或护风圈的附件安装需求来设定。对此没有特别限制，其数量最少可为1个，最多可为十几个，例如11个、12个，也可为其间的任意数值，例如2个、3个、4个、6个、8个、10个，等等。
下面，参考图3的流程图，来说明本发明对护风圈中风门的布置位置进行优化的示例性方法300。应该理解，这里示出的方法流程仅是用于实施本发明的一种代表性流程，在具体实施中，有些步骤并非必须的，并且有些步骤的执行顺序可以调整。
该方法在步骤310开始。在步骤320，初始化护风圈，例如通过绘制或输入来生成原始护风圈图案，即图1所示的护风圈图案。如果已经存有相应的护风圈图案，则可以省略该步骤。接下来，在步骤330，确定护风圈图案中可实施优化的区域。通常，可如本实施例一样，初始或默认地将护风圈的整个周边框架区域(即图4所示的圆形轮廓之外的区域410)作为优化区域。当然，如有必要或者应客户要求，可以选择护风圈的一部分区域作为优化区域。
在步骤340，设定用于对护风圈实施优化处理的优化参数。通常，优化参数可以为通过对护风圈挖风门孔要达到的护风圈减重目标。该目标通常可根据经验来确定，通常以整个护风圈重量的百分比来表示，例如可为5％、10％、15％等等，当然也可为其他任意合适的数值。在本实施例中，初始将减重目标设为4％。
在步骤350，根据在步骤340中设定的优化参数(本实施中为减重目标)来实施优化处理。在本发明的优化处理操作中，优选以整个护风圈的1阶固有频率作为优化目标来实施优化。1阶固有频率反映了护风圈的刚度。在其他条件相同的情况下，1阶固有频率数值越大，表示护风圈的刚度越高。因此，在本实施例中，以使护风圈具有尽可能大的1阶固有频率作为优化目标。当然，本发明不限于此，例如，也可以用护风圈的重量，或特定载荷下护风圈的最大变形等指标作为优化目标。
接下来，在步骤360，将通过执行步骤350的优化处理所挖的风门孔数量(也称优化孔数量)Rh，与预先设定的风门数量(也称预设孔数量)Rs进行比较。本实施例中，预先设定的风门数量为2，以便随后与图2所示的常规处理对比。如果所挖出的风门孔数量Rh大于等于Rs，则继续下一步骤。如果所挖出的风门孔数量Rh小于Rs，则返回到步骤340，对优化参数进行调整，例如，将设定的减重目标值调大，然后继续执行优化处理。如此循环，直到所挖出的风门孔数量Rh大于等于Rs。
图5A示出了在将减重目标设置为4％的情况下，通过优化处理所得到的优化结果示意。如图5A所示，本次优化处理给出一个风门位置示意510。也就是说，优化孔数量Rh小于预设孔数量Rs，步骤360的判定结果为“否”，不能满足要求。因此，流程返回步骤340，将设定的减重目标值调大，例如调为10％。然后在步骤350再次执行优化处理。
图5B示出了在减重目标设置为10％的情况下，通过优化处理所得到的优化结果示意。如图5B所示，通过本次优化处理，在护风圈框架左侧的上部和下部区域给出两个较大的风门位置示意510和520，在框架右侧给出一细长的风门位置示意530，并且在框架右上部给出了几个小的风门位置示意540。也就是说，优化孔数量Rh大于预设孔数量Rs，步骤360的判定结果为“是”，能够满足要求。
接下来，在步骤370，根据优化处理的结果，确定风门的布置位置。根据图5B所示的优化处理结果(该优化结果是在减重目标设为10％的情况下得到的)，选择所给出的较大的、易于设置风门的位置，作为优化的风门设置区域。在本实施例中，根据该优化结果，如图6所示来设置风门610，从而得到具有优化的风门布局的护风圈600。
如上所述，在本发明的护风圈风门布局方法中，对护风圈中风门孔的布置位置进行优化，在优化中考虑的优化因素为在挖出所需数量的风门孔的情况下，使护风圈的1阶固有频率最大化，从而保证护风圈具有更大的整体刚度。因此，通常，通过上述步骤，即可以实现本发明的目的。
优选地，为了确保通过本发明的优化处理所得到的护风圈具有较好的性能，可对通过上述优化处理得到的护风圈600、原始未开孔的护风圈100以及按常规方式开孔的护风圈200进行模拟分析，测量这几种护风圈的1阶固有频率，并对测量结果进行比较。下表1示出了这几种护风圈的对比数据。
表1：护风圈参数对比
通过上表的数据对比可知，与原始未开孔的护风圈相比，通过本发明的方法优化处理后得到的开孔护风圈，其1阶固有频率仅略微减小，在本实施例中减小约0.053％；而按常规方式开孔的护风圈，其1阶固有频率减小约2.64％，其比率远大于通过本发明优化得到的护风圈。因此，与常规的开孔方式相比，通过本发明的方法，能够大大提高护风圈的整体刚度，使其更加经久耐用。
另外，在个别情况下，可能会出现优化效果不太理想的情形。在这种情况下，可对优化区域作出调整，然后再次执行优化处理。因此，根据本发明的优选实施方案，并如图3的流程图所示，在步骤370之后，执行下面的模拟分析步骤和验证步骤，以确保实现最佳的优化效果。
在步骤380中执行模拟分析(仿真)，对本轮优化处理得到的开孔护风圈以及按常规方式开孔的护风圈和原始未开孔的护风圈的性能参数(例如1阶固有频率、或特定载荷下护风圈的最大变形等)进行测量。按常规方式开孔的护风圈也称为未优化护风圈。然后，在步骤390中对上述护风圈的性能参数进行比较验证。如果获得了令人满意的优化效果，满足设计要求，则结束优化过程。通常，如果优化开孔护风圈的性能参数优于常规开孔护风圈，且优选地与未开孔护风圈相比，其性能参数指标降低不超过一定阈值，例如2％，则可认为优化结果是满意的。当然，上述阈值可根据需要来设置，而不限于这里给出的具体示例，例如可以将阈值设置为0.5％，1％，3％，5％，等等。如果比较的结果不满足上述设计要求，即优化效果不满意，则返回到步骤330，对优化区域进行调整，例如，缩小或改变优化区域，然后继续执行后续的优化处理。如此循环，直到获得满意的优化效果。
最后，在步骤400，方法结束。
上面对本发明的用于对护风圈中风门布局进行优化的方法进行了详细描述。但是，如上所述，这里示出的方法流程仅是用于实施本发明的一种代表性流程，在具体实施中，有些步骤并非必须的，而是可以省略；并且有些步骤的执行顺序可以调整，而不必严格按照该流程图的顺序执行。例如，仅举例来说，对于设定优化区域的步骤，在默认情况下可以将护风圈的整个框架区域作为优化区域，从而该步骤可以省略。另外，也可以在执行设定优化参数的步骤之后，再执行设定优化区域的步骤。在这种情况下，如果在验证步骤中发现优化效果不满意，则返回到设定优化参数的步骤，继续下一个循环。
本发明还可以实施为用于对护风圈中风门布局进行优化的设备，该设备可包括处理器和存储器，其中存储器中存储有计算机程序，该计算机程序可用于使处理器执行本发明的方法，以对护风圈中的风门布局进行优化。
另外，如上所述，通过本发明的方法优化得到的护风圈，其相比于未经优化处理的护风圈，具有更大的整体刚度，更加经久耐用。因此，根据另一方面，本发明提供了一种改进的护风圈以及包括该护风圈的冷却风扇系统，其中所述护风圈通过本发明的方法进行优化处理而得到。
上面结合本发明的实施例及附图，对本发明的技术方案进行了详细描述，以使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案。应理解，所描述的实施例仅仅是本发明的代表性实施例，而不是全部的实施例。基于本申请所述的具体实施例，本领域普通技术人员可以作出各种修改和改变，这些都落在本发明的构思范围之内。
Claims (13)
1.一种护风圈的风门布局方法，用于对护风圈中的风门布置位置进行优化，其特征在于，所述方法包括：
优化参数设定步骤，设定用于对护风圈实施优化处理的优化参数；
优化步骤，根据所设定的优化参数执行优化处理，得到优化的风门布置位置指示；和
风门位置确定步骤，根据优化处理的结果确定护风圈中风门的布置位置，得到优化的护风圈，
其中，所述优化参数包括通过对护风圈挖风门孔要达到的护风圈减重，并且
其中，以使整个护风圈的1阶固有频率尽量高和/或在特定载荷下护风圈的最大变形尽量低作为目标，来执行所述优化步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述优化步骤之后，还包括比较步骤，将优化处理结果所指示的风门数量与预先设定的所需风门数量进行比较。
3.如权利要求2所述的方法，其中，
如果优化处理结果所指示的风门数量大于等于预先设定的所需风门数量，则执行风门位置确定步骤；和/或
如果优化处理结果所指示的风门数量小于预先设定的所需风门数量，则返回到优化参数设定步骤，对优化参数进行调整。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在所述优化参数设定步骤之前，还包括优化区域确定步骤，确定护风圈中要实施优化的区域。
5.如权利要求4所述的方法，其中，在所述风门位置确定步骤之后，还包括：
模拟分析步骤，对所述优化的护风圈以及未优化护风圈的性能参数进行模拟分析；和
验证步骤，对所述优化的护风圈以及未优化护风圈的性能参数进行比较，确定所述优化的护风圈的性能参数是否满足设计要求。
6.如权利要求5所述的方法，其中，
如果所述优化的护风圈的性能参数满足设计要求，则处理结束；和/或
如果所述优化的护风圈的性能参数不满足设计要求，则返回到优化区域确定步骤，对优化区域进行调整。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述设计要求为：所述优化的护风圈的性能参数优于未优化护风圈，且与原始未开风门孔的护风圈相比，其性能参数指标降低不超过预先设定的阈值。
8.如权利要求4所述的方法，其中，在所述优化区域确定步骤之前，还包括护风圈初始化步骤，用于生成原始护风圈图案。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述护风圈减重为整个护风圈重量的百分比数值。
10.如权利要求5所述的方法，其中，所述护风圈的性能参数包括整个护风圈的1阶固有频率和/或在特定载荷下护风圈的最大变形量。
11.一种护风圈，其通过根据权利要求1-10中任一项所述的方法优化得到。
12.一种冷却风扇系统，其包括根据权利要求11所述的护风圈。
13.一种护风圈的风门布局设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述处理器执行根据权利要求1-10中任一项所述的方法。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6106228A (en) * | 1996-09-06 | 2000-08-22 | Siemens Electric Limited | Fan shroud air door assembly |
| CN105863814A (zh) * | 2015-02-06 | 2016-08-17 | 翰昂系统株式会社 | 车辆用风扇护罩 |
| CN106557612A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-04-05 | 华南理工大学 | 一种汽车护风罩的气动性能仿真计算方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9845810B2 (en) * | 2014-06-24 | 2017-12-19 | Concepts Nrec, Llc | Flow control structures for turbomachines and methods of designing the same |
-
2017
- 2017-12-29 CN CN201711472634.7A patent/CN109989821B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6106228A (en) * | 1996-09-06 | 2000-08-22 | Siemens Electric Limited | Fan shroud air door assembly |
| CN105863814A (zh) * | 2015-02-06 | 2016-08-17 | 翰昂系统株式会社 | 车辆用风扇护罩 |
| CN106557612A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-04-05 | 华南理工大学 | 一种汽车护风罩的气动性能仿真计算方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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