CN114216233A - 一种空调导风板的设计方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种空调导风板的设计方法及装置，该方法为：对第一模型进行前处理以及静力学求解处理，并基于求解结果对空调导风板的第一导风板结构方案进行优化，得到第二导风板结构方案；对第二导风板结构方案进行模流分析，得到模流分析结果；在模流分析结果满足预设工艺要求的情况下，对第二导风板结构方案进行流体分析以及动力学仿真，分别得到流体分析结果和动力学仿真结果；在流体分析结果满足第一预设条件且动力学仿真结果满足第二预设条件的情况下，确定第二导风板结构方案为最优导风板结构方案。从多方面因素确定最优导风板结构方案，从而减小设计误差、降低开发成本和减短开发周期。
Description
技术领域
本发明涉及空调器技术领域，具体涉及一种空调导风板的设计方法及装置。
背景技术
目前空调导风板的结构形式通常为三轴支撑转动式和双层装配支撑式等，在设计空调导风板时，现有的设计方式为：根据工程经验进行设计，并结合3D打印、挤出和机加工等工艺生产手板件，再利用手板件进行实验验证。但是，一方面，依赖工程经验设计空调导风板的设计误差较大，另一方面，手板件的生产工艺与实际的注塑工艺差异较大，在验证过程中需反复修改，会导致空调导风板的开发成本较高和开发周期较长。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种空调导风板的设计方法及装置，以解决现有设计空调导风板的方式存在的设计误差大、开发成本高和开发周期长等问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明实施例第一方面公开一种空调导风板的设计方法，所述方法包括：
对第一模型进行前处理以及静力学求解处理，并基于求解结果对空调导风板的第一导风板结构方案进行优化，得到第二导风板结构方案，所述第一模型由所述第一导风板结构方案生成，所述第一模型为三维实体模型；
对所述第二导风板结构方案进行模流分析，得到模流分析结果；
在所述模流分析结果满足预设工艺要求的情况下，对所述第二导风板结构方案进行流体分析以及动力学仿真，分别得到流体分析结果和动力学仿真结果；
在所述流体分析结果满足第一预设条件且所述动力学仿真结果满足第二预设条件的情况下，确定所述第二导风板结构方案为最优导风板结构方案。
优选的，所述对第一模型进行前处理以及静力学求解处理，并基于求解结果对空调导风板的第一导风板结构方案进行优化，得到第二导风板结构方案，包括：
利用空调导风板的第一导风板结构方案生成第一模型，所述第一模型为三维实体模型；
根据所述第一模型构建空调导风板的第一有限元模型；
对所述第一有限元模型设置约束和重力边界条件；
对设置约束和重力边界条件的所述第一有限元模型进行隐式静力学求解，得到相应的求解结果，所述求解结果至少包含：所述空调导风板的最大变形位置，以及所述最大变形位置的变形量；
以所述最大变形位置的变形量最小为目标，对所述第一导风板结构方案进行优化，返回执行利用空调导风板的第一导风板结构方案生成第一模型这一步骤，直至确定得到最优的所述求解结果所对应的所述第一导风板结构方案并将其作为第二导风板结构方案，最优的所述求解结果包含的所述最大变形位置的变形量最小。
优选的，所述对所述第二导风板结构方案进行模流分析，得到模流分析结果，包括：
确定第一网格边界条件；
根据第二模型，构建所述空调导风板的第二有限元模型，所述第二模型由所述第二导风板结构方案生成，所述第二模型为三维实体模型；
确定成型条件；
基于所述第一网格边界条件、所述第二有限元模型和所述成型条件进行仿真求解，得到模流分析结果。
优选的，对所述第二导风板结构方案进行流体分析的过程，包括：
确定第二网格边界条件；
对第二模型进行膨胀层和流域的网格划分，构建所述空调导风板的第三有限元模型，并确定湍流模型，所述第二模型由所述第二导风板结构方案生成，所述第二模型为三维实体模型；
根据所述第二网格边界条件、所述第三有限元模型和所述湍流模型进行仿真计算，得到至少包含所述空调导风板的出风量的流体分析结果；
若所述出风量在预设出风量范围内，确定所述流体分析结果满足第一预设条件；
若所述出风量在所述预设出风量范围外，确定所述流体分析结果不满足所述第一预设条件。
优选的，对所述第二导风板结构方案进行动力学仿真的过程，包括：
利用动力学软件对第二模型进行模型处理，所述第二模型由所述第二导风板结构方案生成，所述第二模型为三维实体模型；
利用所述动力学软件对经过模型处理的所述第二模型建立joint和contact，并对建立joint和contact后的所述第二模型进行动力学仿真，得到至少包含所述空调导风板的joint扭矩变化值的动力学仿真结果；
若所述joint扭矩变化值在预设波动范围内，确定所述动力学仿真结果满足第二预设条件；
若所述joint扭矩变化值在预设波动范围外，确定所述动力学仿真结果不满足所述第二预设条件。
优选的，所述方法还包括：
在所述模流分析结果不满足所述预设工艺要求的情况下，根据所述模流分析结果调整所述第二导风板结构方案；
将调整后的所述第二导风板结构方案作为所述第一导风板结构方案，返回执行对第一模型进行前处理以及静力学求解处理这一步骤。
优选的，所述方法还包括：
在所述流体分析结果不满足所述第一预设条件的情况下，根据所述流体分析结果调整所述第二导风板结构方案；
将调整后的所述第二导风板结构方案作为所述第一导风板结构方案，返回执行对第一模型进行前处理以及静力学求解处理这一步骤。
优选的，所述方法还包括：
在所述动力学仿真结果不满足所述第二预设条件的情况下，根据所述动力学仿真结果调整所述第二导风板结构方案；
将调整后的所述第二导风板结构方案作为所述第一导风板结构方案，返回执行对第一模型进行前处理以及静力学求解处理这一步骤。
本发明实施例第二方面公开一种空调导风板的设计装置，所述装置包括：
第一处理单元，用于对第一模型进行前处理以及静力学求解处理，并基于求解结果对空调导风板的第一导风板结构方案进行优化，得到第二导风板结构方案，所述第一模型由所述第一导风板结构方案生成，所述第一模型为三维实体模型；
分析单元，用于对所述第二导风板结构方案进行模流分析，得到模流分析结果；
第二处理单元，用于在所述模流分析结果满足预设工艺要求的情况下，对所述第二导风板结构方案进行流体分析以及动力学仿真，分别得到流体分析结果和动力学仿真结果；
确定单元，用于在所述流体分析结果满足第一预设条件且所述动力学仿真结果满足第二预设条件的情况下，确定所述第二导风板结构方案为最优导风板结构方案。
优选的，所述第一处理单元包括：
生成模块，用于利用空调导风板的第一导风板结构方案生成第一模型，所述第一模型为三维实体模型；
构建模块，用于根据所述第一模型构建空调导风板的第一有限元模型；
设置模块，用于对所述第一有限元模型设置约束和重力边界条件；
求解模块，用于对设置约束和重力边界条件的所述第一有限元模型进行隐式静力学求解，得到相应的求解结果，所述求解结果至少包含：所述空调导风板的最大变形位置，以及所述最大变形位置的变形量；
优化模块，用以所述最大变形位置的变形量最小为目标，对所述第一导风板结构方案进行优化，返回执行所述生成模块，直至确定得到最优的所述求解结果所对应的所述第一导风板结构方案并将其作为第二导风板结构方案，最优的所述求解结果包含的所述最大变形位置的变形量最小。
基于上述本发明实施例提供的一种空调导风板的设计方法及装置，该方法为：对第一模型进行前处理以及静力学求解处理，并基于求解结果对空调导风板的第一导风板结构方案进行优化，得到第二导风板结构方案；对第二导风板结构方案进行模流分析，得到模流分析结果；在模流分析结果满足预设工艺要求的情况下，对第二导风板结构方案进行流体分析以及动力学仿真，分别得到流体分析结果和动力学仿真结果；在流体分析结果满足第一预设条件且动力学仿真结果满足第二预设条件的情况下，确定第二导风板结构方案为最优导风板结构方案。通过对空调导风板的导风板结构方案进行结构设计、模流分析、流体分析和动力学分析等过程，从多方面因素确定最优导风板结构方案，从而减小设计误差、降低开发成本和减短开发周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种空调导风板的设计方法的流程图；
图2(a)为导风板结构方案中空调导风板的结构示意图；图2(b)为导风板结构方案中空调导风板的另一结构示意图；图2(c)为导风板结构方案中空调导风板的尺寸示意图；图2(d)为导风板结构方案中空调导风板的另一尺寸示意图；
图3为本发明实施例提供的得到第二导风板结构方案的流程图；
图4为本发明实施例提供的得到第二导风板结构方案的另一流程图；
图5为本发明实施例提供的得到模流分析结果的流程图；
图6为本发明实施例提供的对第二导风板结构方案进行流体分析的流程图；
图7为本发明实施例提供的对第二导风板结构方案进行动力学仿真的流程图；
图8为本发明实施例提供的一种空调导风板的设计装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
由背景技术可知，目前在设计空调导风板时，通常依赖于工程经验进行设计，并结合3D打印、挤出和机加工等工艺生产手板件，再利用手板件进行实验验证。但是此种方式设计误差较大，并且手板件的生产工艺与实际的注塑工艺差异较大，在验证过程中需反复修改，会导致空调导风板的开发成本较高和开发周期较长。
因此，本发明实施例提供一种空调导风板的设计方法及装置，通过对空调导风板的导风板结构方案进行结构设计、模流分析、流体分析和动力学分析等过程，从多方面因素确定最优导风板结构方案，从而减小设计误差、降低开发成本和减短开发周期。
参见图1，示出了本发明实施例提供的一种空调导风板的设计方法的流程图，该设计方法包括：
步骤S101：对第一模型进行前处理以及静力学求解处理，并基于求解结果对空调导风板的第一导风板结构方案进行优化，得到第二导风板结构方案。
需要说明的是，第一模型由第一导风板结构方案生成，第一模型为三维实体模型。
在具体实现步骤S101的过程中，先基于空调导风板的第一导风板结构方案生成第一模型(也就是空调导风板的三维实体模型)，再利用有限元软件对该第一模型进行前处理(包含网格划分处理和边界条件的设置等处理)，对前处理的结果进行静力学求解处理(如隐式静力学求解)。根据静力学求解处理得到的求解结果对空调导风板的第一导风板结构方案进行多次优化，直至第一导风板结构方案满足预设要求，将满足预设要求的第一导风板结构方案作为第二导风板结构方案。
可以理解的是，在对第一导风板结构方案进行优化的过程中，若第一导风板结构方案不满足预设要求，则根据静力学求解处理得到的求解结果，对第一导风板结构方案进行调整(相当于优化)；再利用调整后的第一导风板结构方案生成第一模型，并再次执行“利用有限元软件对该第一模型进行前处理”等处理，直至确定得到第二导风板结构方案。
需要说明的是，导风板结构方案中包含了空调导风板的结构和尺寸，如图2(a)和图2(b)即为导风板结构方案中空调导风板的结构示意图，图2(c)和图2(d)即为导风板结构方案中空调导风板的尺寸示意图。
步骤S102：对第二导风板结构方案进行模流分析，得到模流分析结果。
需要说明的是，在得到第二导风板结构方案后，需根据第二导风板结构方案，对空调导风板的注塑成型进行模拟仿真，相当于验证第二导风板结构方案的空调导风板成型效果，也就是验证第二导风板结构方案是否能在工艺上实现。
在具体实现步骤S102的过程中，对第二导风板结构方案进行模流分析，也就是对第二导风板结构方案所对应的塑料件的注塑、保压、冷却和翘曲等工艺过程进行有限元模拟，根据有限元模拟结果(此处即为模流分析结果)来对第二导风板结构方案的可行性进行评估，并按照评估结果来调整第二导风板结构方案。
在具体实现中，对第二导风板结构方案进行模流分析的具体方式为：确定第一网格边界条件，例如：设定成型树脂、模具材料、注塑机规格和冷却液种类等第一网格边界条件；根据第二模型，构建空调导风板的第二有限元模型，其中，该第二模型由第二导风板结构方案生成，第二模型为三维实体模型；确定成型条件，例如：确定注塑压力、注塑速度和冷却温度等成型条件；基于第一网格边界条件、第二有限元模型和成型条件进行仿真求解，得到模流分析结果。
可以理解的是，上述“确定第一网格边界条件”和“构建空调导风板的第二有限元模型”为模流分析中的前处理内容。
在根据第二模型构建第二有限元模型的过程中，将第二模型(也就是根据第二导风板结构方案生成的三维实体模型)的流道、浇口和型腔等对象建成有限元网格，也就是对第二模型进行网格划分，从而得到第二有限元模型。
需要说明的是，对第二导风板结构方案进行模流分析所得到的模流分析结果中，包含了空调导风板在成型(基于第二导风板结构方案成型)过程中的填充分析、保压分析、冷却分析和翘曲分析等。
前述所提及的填充分析至少包含填充云图，保压分析至少包含保压云图，冷却分析至少包含温度云图。
可以理解的是，填充云图可用于判断填充是否均匀；保压云图可用于判断压力是否均匀，当压力不均匀时容易导致产品收缩不均匀，从而引起翘曲变形；温度云图可用于判断温度分布是否均匀，以及判断冷却回路的设置是否合理。
预先设置相应的预设工艺要求，该预设工艺要求中至少包含：填充均匀、压力均匀和温度分布均匀等工艺要求。
在对第二导风板结构方案进行模流分析得到相应的模流分析结果之后，判断该模流分析结果是否满足预设工艺要求；若该模流分析结果满足预设工艺要求，则执行步骤S104继续进行后续的分析；若该模流分析结果不满足预设工艺要求，执行步骤S103。
步骤S103：在模流分析结果不满足预设工艺要求的情况下，根据模流分析结果调整第二导风板结构方案，将调整后的第二导风板结构方案作为第一导风板结构方案，返回执行步骤S101。
在具体实现步骤S103的过程中，在模流分析结果不满足预设工艺要求的情况下，按照模流分析结果调整第二导风板结构方案，将调整后的第二导风板结构方案作为第一导风板结构方案，返回执行步骤S101，重新对空调导风板的导风板结构方案进行优化设计。
步骤S104：在模流分析结果满足预设工艺要求的情况下，对第二导风板结构方案进行流体分析以及动力学仿真，分别得到流体分析结果和动力学仿真结果。
在具体实现步骤S104的过程中，在模流分析结果满足预设工艺要求的情况下，表示第二导风板结构方案通过模流分析(也就是指示第二导风板结构方案可行)。对第二导风板结构方案进行流体分析以及动力学仿真，分别得到流体分析结果(流体分析得到的结果)和动力学仿真结果(动力学仿真得到的结果)。
需要说明的是，对第二导风板结构方案进行流体分析以及动力学仿真的顺序不做限定，可先对第二导风板结构方案进行流体分析，在流体分析结果满足第一预设条件时，再对第二导风板结构方案进行动力学仿真。也可以先对第二导风板结构方案进行动力学仿真，在动力学仿真结果满足第二预设条件时，再对第二导风板结构方案进行流体分析。
具体而言，根据第二导风板结构方案构建第二模型(空调导风板的三维实体模型)，根据第二模型对第二导风板结构方案分别进行流体分析和动力学仿真，以下分别对流体分析和动力学仿真的具体实现方式进行解释说明。
对第二导风板结构方案进行流体分析的具体实现方式：
确定第二网格边界条件，例如：设置空气流速、流域的入口边界和流域的出口边界等第二网格边界条件；对第二模型进行膨胀层和流域的网格划分，构建空调导风板的第三有限元模型，并确定湍流模型(如选择S-A湍流模型，此时可设定射流流速气压和出口流速气压)，第二模型由第二导风板结构方案生成，第二模型为三维实体模型；根据第二网格边界条件、第三有限元模型和湍流模型进行仿真计算，得到至少包含空调导风板的出风量的流体分析结果，该流体分析结果还包含了空调导风板的流场。
若流体分析结果中的出风量在预设出风量范围内，确定流体分析结果满足第一预设条件，例如：流体分析结果中的出风量在“700m3/小时”至“750m3/小时”范围内时，确定流体分析结果满足第一预设条件，也就是流体分析中验证第二导风板结构方案可行。
若流体分析结果中的出风量在预设出风量范围外，确定流体分析结果不满足第一预设条件。
对第二导风板结构方案进行动力学仿真的具体实现方式：
利用动力学软件对第二模型进行模型处理，具体而言，将第二模型导入动力学软件中，并将实际重量赋予第二模型上(相当于将实际重量赋予空调导风板上)，确定第二模型的中心位置，再对第二模型进行诸如合并体和封闭模型检测等模型处理；利用动力学软件对经过模型处理的第二模型建立joint(运动副)和contact(接触)；对建立joint和contact后的第二模型进行动力学仿真，具体而言，是对joint施加驱动，并进行动力学仿真，得到至少包含空调导风板的joint扭矩变化值的动力学仿真结果，具体而言，可通过监测设定的扭矩传感器来监测空调导风板的joint扭矩变化值。
若动力学仿真结果中的joint扭矩变化值在预设波动范围内(也就是joint扭矩未出现较大波动)，确定动力学仿真结果满足第二预设条件。
若动力学仿真结果中的joint扭矩变化值在预设波动范围外(也就是joint扭矩出现较大波动)，确定动力学仿真结果不满足第二预设条件。
以上内容是关于如何对第二导风板结构方案进行流体分析和动力学仿真的详细内容。
需要说明的是，在确定得到流体分析结果时，需判断流体分析结果是否满足第一预设条件；以及，在确定得到动力学仿真结果时，需要判断动力学仿真结果是否满足第二预设条件。
在流体分析结果满足第一预设条件且动力学仿真结果满足第二预设条件的情况下，执行步骤S105；在流体分析结果不满足第一预设条件的情况下，执行步骤S106；在动力学仿真结果不满足第二预设条件的情况下，执行步骤S107。
步骤S105：在流体分析结果满足第一预设条件且动力学仿真结果满足第二预设条件的情况下，确定第二导风板结构方案为最优导风板结构方案。
在具体实现步骤S105的过程中，在流体分析结果满足第一预设条件且动力学仿真结果满足第二预设条件的情况下，表示第二导风板结构方案均通过模流分析、流体分析和动力学仿真的可行性验证(验证第二导风板结构方案可行)，确定通过模流分析、流体分析和动力学仿真的可行性验证的第二导风板结构方案为最优导风板结构方案。
步骤S106：在流体分析结果不满足第一预设条件的情况下，根据流体分析结果调整第二导风板结构方案，将调整后的第二导风板结构方案作为第一导风板结构方案，返回执行步骤S101。
在具体实现步骤S106的过程中，在对第二导风板结构方案进行流体分析时，若所得到的流体分析结果不满足第一预设条件，则根据流体分析结果调整第二导风板结构方案(例如改进空调导风板的第二层板的翘曲角度，以避免挡风)，将调整后的第二导风板结构方案作为第一导风板结构方案，返回执行步骤S101，重新对空调导风板的导风板结构方案进行优化设计。
步骤S107：在动力学仿真结果不满足第二预设条件的情况下，根据动力学仿真结果调整第二导风板结构方案，将调整后的第二导风板结构方案作为第一导风板结构方案，返回执行步骤S101。
在具体实现步骤S107的过程中，在对第二导风板结构方案进行动力学仿真时，若动力学仿真结果不满足第二预设条件，根据动力学仿真结果调整第二导风板结构方案(例如调整驱动电机的类型)，将调整后的第二导风板结构方案作为第一导风板结构方案，返回执行步骤S101，重新对空调导风板的导风板结构方案进行优化设计。
综上，上述各个步骤中的内容，具体可将空调导风板的设计方法归类为“结构设计”过程(也就是步骤S101中的内容)、“模流分析”过程(也就是步骤S102中的内容)、“流体分析”过程(也就是步骤S104中的相关内容)和“动力学仿真”过程(也就是步骤S104中的相关内容)。
在本发明实施例中，通过对空调导风板的导风板结构方案进行结构设计、模流分析、流体分析和动力学仿真等过程，将通过模流分析、流体分析和动力学仿真验证的导风板结构方案作为最优导风板结构方案，即在设计导风板结构方案时结合了多方面的因素和相关验证，不再依赖于工程经验进行设计以及不需要对手板件进行反复修改，从而减小设计误差、降低开发成本和减短开发周期。
上述本发明实施例图1步骤S101中涉及的确定第二导风板结构方案的过程，参见图3，示出了本发明实施例提供的得到第二导风板结构方案的流程图，包括以下步骤：
步骤S301：利用空调导风板的第一导风板结构方案生成第一模型。
在具体实现步骤S301的过程中，根据空调导风板的第一导风板结构方案，生成该空调导风板的第一模型，该第一模型为空调导风板的三维实体模型。
步骤S302：根据第一模型构建空调导风板的第一有限元模型。
在具体实现步骤S302的过程中，利用有限元软件对第一模型进行处理，生成空调导风板的第一有限元模型。具体而言，将第一模型导入有限元软件中，利用有限元软件对第一模型进行网格划分(所划分的网格可采用三维四面体网格，在此不做限定)，生成空调导风板的第一有限元模型。
可以理解的是，在对第一模型进行网格划分后，可赋予用于指代空调导风板的第一模型为变形体。
步骤S303：对第一有限元模型设置约束和重力边界条件。
需要说明的是，空调导风板通常安装在空调罩壳上，空调导风板会受到重力载荷作用，为了将实际工况等效施加在第一有限元模型上，在具体实现步骤S303的过程中，对第一有限元模型设置约束和重力边界条件，例如对第一有限元模型进行重力载荷施加和轴孔处固定，在空调导风板的轴处对除了转动和轴向移动以外的所有自由度进行约束。
可以理解的是，对第一有限元模型设置约束和重力边界条件时，还需要对空调导风板的材料和属性进行相应的设定。
步骤S304：对设置约束和重力边界条件的第一有限元模型进行隐式静力学求解，得到相应的求解结果。
需要说明的是，求解结果至少包含：空调导风板的最大变形位置，以及最大变形位置的变形量。
在具体实现步骤S304的过程中，在对第一有限元模型设置约束和重力边界条件之后，对设置约束和重力边界条件的第一有限元模型进行隐式静力学求解，得到相应的求解结果，该求解结果用于指示空调导风板在重力载荷作用下的变形，即也可从求解结果中确定空调导风板的最大变形位置以及最大变形位置的变形量，该最大变形位置也可视为空调导风板的薄弱点。
步骤S305：以最大变形位置的变形量最小为目标，对第一导风板结构方案进行优化，返回执行步骤S301，直至确定得到最优的求解结果所对应的第一导风板结构方案并将其作为第二导风板结构方案。
需要说明的是，最优的求解结果包含的最大变形位置的变形量最小。
在具体实现步骤S305的过程中，在对设置约束和重力边界条件的第一有限元模型进行隐式静力学求解得到相应的求解结果之后，根据该求解结果对第一导风板结构方案进行优化，例如：根据求解结果对第一导风板结构方案的空间变量设计进行优化，此时还可根据出模工艺和材料成本对空调导风板的厚度进行优化设计。在对第一导风板结构方案进行优化的过程中，还需根据求解结果确定设计目标。
需要说明的是，在考虑装配和制造成本的限制的情况下，空调导风板可采用双层导风板设计，将空调导风板的内部空间划分网格并选择设计空间，设计变量可选择体积和厚度，设计目标可设置为空调导风板中间区域Z轴方向变形最小。
在对第一导风板结构方案进行优化后，利用优化后的第一导风板结构进行工艺设计，得到新的第一模型，再将新的第一模型代入步骤S301继续执行相关步骤。以最大变形位置的变形量最小为目标，重复执行上述各个步骤，直到确定得到最优的求解结果，将最优的求解结果所对应的第一导风板结构方案作为第二导风板结构方案。可以理解的是，最优的求解结果包含的最大变形位置的变形量最小，或者说，最优的求解结果包含的最大变形位置的变形量小于预设变形量，在此对于最优的求解结果的判定依据不做具体限定。
需要说明的是，通过上述步骤S301至步骤S305所得到的第二导风板结构方案之后，为降低成本，可将第二导风板结构方案进行工艺设计生成三维实体图，并对设计好的空调导风板进行公差仿真分析以及合理分配设计好的空调导风板的整体公差。
在本发明实施例中，根据空调导风板的第一导风板结构方案生成第一模型，在利用第一模型生成第一有限元模型并为其设置约束和重力边界条件。对第一有限元模型进行隐式静力学求解，得到相应的求解结果，再按照求解结果对第一导风板结构方案进行多次优化直至得到第二导风板结构方案。对第二导风板结构方案进行模流分析、流体分析和动力学仿真，确定通过前述多次验证的第二导风板结构方案作为最优导风板结构方案。在设计导风板结构方案时结合了多方面的因素和相关验证，不再依赖于工程经验进行设计以及不需要对手板件进行反复修改，从而减小设计误差、降低开发成本和减短开发周期。
由上述内容可知，具体可将空调导风板的设计方法归类为“结构设计”过程、“模流分析”过程、“流体分析”过程和“动力学仿真”过程，为更容易理解各个过程的具体内容，以下通过图4对“结构设计”过程进行举例说明，通过图5对“模流分析”过程进行举例说明，分别通过图6和图7对“流体分析”过程和“动力学仿真”过程进行举例说明，详见以下内容。
参见图4，示出了本发明实施例提供的得到第二导风板结构方案的另一流程图，包括以下步骤：
步骤S401：建立空调导风板的第一有限元模型。
在具体实现步骤S401的过程中，根据第一模型建立空调导风板的第一有限元模型。
步骤S402：对第一有限元模型设置约束和重力边界条件。
步骤S403：对第一有限元模型进行隐式静力学求解。
步骤S404：求解结果是否满足预设要求。若满足，将第一导风板结构方案作为第二导风板结构方案，即获取得到第二导风板结构方案；若不满足，执行步骤S405及后续步骤。
需要说明的是，预设要求为最大变形位置的变形量最小或者最大变形位置的变形量小于预设变形量。
步骤S405：根据求解结果对空间变量设计进行优化，以及出模工艺和材料成本对厚度进行优化设计。
步骤S406：根据求解结果确定设计目标。
步骤S407：获得优化后的第一导风板结构方案。
需要说明的是，将第一导风板结构方案经过步骤S405和步骤S406的优化后，获得优化后的第一导风板结构方案。
步骤S408：根据优化后的第一导风板结构方案进行工艺设计，得到新的第一模型，返回执行步骤S401。
以上内容是针对“结构设计”过程的示例说明。
参见图5，示出了本发明实施例提供的得到模流分析结果的流程图，包括以下步骤：
步骤S501：设定成型树脂、模具材料、注塑机规格和冷却液种类等第一网格边界条件。
步骤S502：构建空调导风板的第二有限元模型，将流道、浇口和型腔等对象建成有限元网格。
步骤S503：设定成型条件。
步骤S504：基于第一网格边界条件、第二有限元模型和成型条件进行仿真求解，得到模流分析结果。
步骤S505：判断模流分析结果是否满足预设工艺要求。若满足，确定第二导风板结构方案通过“模流分析”的可行性验证；若不满足，根据模流分析结果调整第二导风板结构方案并将其作为第一导风板结构方案，重新进行“结构设计”过程。
以上内容是针对“模流分析”过程的示例说明。
参见图6，示出了本发明实施例提供的对第二导风板结构方案进行流体分析的流程图，包括以下步骤：
步骤S601：确定第二网格边界条件，以及对第二模型进行膨胀层和流域的网格划分以构建第三有限元模型。
步骤S602：设定射流流速气压和出口流速气压，确定湍流模型。
步骤S603：根据第二网格边界条件、第三有限元模型和湍流模型进行仿真计算，得到至少包含空调导风板的出风量的流体分析结果。
步骤S604：判断流体分析结果中的出风量是否满足第一预设条件。若满足，确定第二导风板结构方案通过“流体分析”的可行性验证；若不满足，根据流体分析结果调整第二导风板结构方案并将其作为第一导风板结构方案，重新进行“结构设计”过程，其中重点调整第二层板的翘曲角度。
以上内容是针对“流体分析”过程的示例说明。
参见图7，示出了本发明实施例提供的对第二导风板结构方案进行动力学仿真的流程图，包括以下步骤：
步骤S701：将第二模型导入动力学软件。
步骤S702：将实际重量赋予第二模型上，并利用动力学软件对第二模型进行模型处理。
在具体实现步骤S702的过程中，对第二模型进行模型处理包括但不限于：合并体和封闭模型检测。
步骤S703：对经过模型处理的第二模型建立joint和contact，以及对joint施加驱动。
步骤S704：进行动力学仿真，得到至少包含空调导风板的joint扭矩变化值的动力学仿真结果。
步骤S705：判断joint扭矩是否出现较大的波动。若joint扭矩未出现较大的波动，确定第二导风板结构方案通过“动力学仿真”的可行性验证；若joint扭矩出现较大的波动，根据动力学仿真结果调整第二导风板结构方案并将其作为第一导风板结构方案，重新进行“结构设计”过程。
以上内容是针对“动力学仿真”过程的示例说明。
需要说明的是，上述本发明实施例图4至图7中各步骤的执行原理，可参见图1和图3中的内容，在此不再进行赘述。
与上述本发明实施例提供的一种空调导风板的设计方法相对应，参见图8，本发明实施例还提供了一种空调导风板的设计装置的结构框图，该设计装置包括：第一处理单元801、分析单元802、第二处理单元803和确定单元804；
第一处理单元801，用于对第一模型进行前处理以及静力学求解处理，并基于求解结果对空调导风板的第一导风板结构方案进行优化，得到第二导风板结构方案，第一模型由第一导风板结构方案生成，第一模型为三维实体模型。
分析单元802，用于对第二导风板结构方案进行模流分析，得到模流分析结果。
在具体实现中，分析单元802具体用于：确定第一网格边界条件；根据第二模型，构建空调导风板的第二有限元模型，第二模型由第二导风板结构方案生成，第二模型为三维实体模型；确定成型条件；基于第一网格边界条件、第二有限元模型和成型条件进行仿真求解，得到模流分析结果。
第二处理单元803，用于在模流分析结果满足预设工艺要求的情况下，对第二导风板结构方案进行流体分析以及动力学仿真，分别得到流体分析结果和动力学仿真结果。
在具体实现中，用于对第二导风板结构方案进行流体分析的第二处理单元803具体用于：确定第二网格边界条件；对第二模型进行膨胀层和流域的网格划分，构建空调导风板的第三有限元模型，并确定湍流模型，第二模型由第二导风板结构方案生成，第二模型为三维实体模型；根据第二网格边界条件、第三有限元模型和湍流模型进行仿真计算，得到至少包含空调导风板的出风量的流体分析结果；若出风量在预设出风量范围内，确定流体分析结果满足第一预设条件；若出风量在预设出风量范围外，确定流体分析结果不满足第一预设条件。
在具体实现中，用于对第二导风板结构方案进行动力学仿真的第二处理单元803具体用于：利用动力学软件对第二模型进行模型处理，第二模型由第二导风板结构方案生成，第二模型为三维实体模型；利用动力学软件对经过模型处理的第二模型建立joint和contact，并对建立joint和contact后的第二模型进行动力学仿真，得到至少包含空调导风板的joint扭矩变化值的动力学仿真结果；若joint扭矩变化值在预设波动范围内，确定动力学仿真结果满足第二预设条件；若joint扭矩变化值在预设波动范围外，确定动力学仿真结果不满足第二预设条件。
优选的，第二处理单元803还用于：在模流分析结果不满足预设工艺要求的情况下，根据模流分析结果调整第二导风板结构方案；将调整后的第二导风板结构方案作为第一导风板结构方案，返回执行第一处理单元801。
确定单元804，用于在流体分析结果满足第一预设条件且动力学仿真结果满足第二预设条件的情况下，确定第二导风板结构方案为最优导风板结构方案。
优选的，确定单元804还用于：在流体分析结果不满足第一预设条件的情况下，根据流体分析结果调整第二导风板结构方案；将调整后的第二导风板结构方案作为第一导风板结构方案，返回执行第一处理单元801。
优选的，确定单元804还用于：在动力学仿真结果不满足第二预设条件的情况下，根据动力学仿真结果调整第二导风板结构方案；将调整后的第二导风板结构方案作为第一导风板结构方案，返回执行第一处理单元801。
在本发明实施例中，通过对空调导风板的导风板结构方案进行结构设计、模流分析、流体分析和动力学仿真等过程，将通过模流分析、流体分析和动力学仿真验证的导风板结构方案作为最优导风板结构方案，即在设计导风板结构方案时结合了多方面的因素和相关验证，不再依赖于工程经验进行设计以及不需要对手板件进行反复修改，从而减小设计误差、降低开发成本和减短开发周期。
优选的，结合图8示出的内容，第一处理单元801包括：生成模块、构建模块、设置模块、求解模块和优化模块，各个模块的执行原理如下：
生成模块，用于利用空调导风板的第一导风板结构方案生成第一模型，第一模型为三维实体模型。
构建模块，用于根据第一模型构建空调导风板的第一有限元模型。
设置模块，用于对第一有限元模型设置约束和重力边界条件；
求解模块，用于对设置约束和重力边界条件的第一有限元模型进行隐式静力学求解，得到相应的求解结果，求解结果至少包含：空调导风板的最大变形位置，以及最大变形位置的变形量。
优化模块，用以最大变形位置的变形量最小为目标，对第一导风板结构方案进行优化，返回执行生成模块，直至确定得到最优的求解结果所对应的第一导风板结构方案并将其作为第二导风板结构方案，最优的求解结果包含的最大变形位置的变形量最小。
在本发明实施例中，根据空调导风板的第一导风板结构方案生成第一模型，在利用第一模型生成第一有限元模型并为其设置约束和重力边界条件。对第一有限元模型进行隐式静力学求解，得到相应的求解结果，再按照求解结果对第一导风板结构方案进行多次优化直至得到第二导风板结构方案。对第二导风板结构方案进行模流分析、流体分析和动力学仿真，确定通过前述多次验证的第二导风板结构方案作为最优导风板结构方案。在设计导风板结构方案时结合了多方面的因素和相关验证，不再依赖于工程经验进行设计以及不需要对手板件进行反复修改，从而减小设计误差、降低开发成本和减短开发周期。
综上所述，本发明实施例提供一种空调导风板的设计方法及装置，通过对空调导风板的导风板结构方案进行结构设计、模流分析、流体分析和动力学分析等过程，从多方面因素确定最优导风板结构方案，从而减小设计误差、降低开发成本和减短开发周期。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种空调导风板的设计方法，其特征在于，所述方法包括：
对第一模型进行前处理以及静力学求解处理，并基于求解结果对空调导风板的第一导风板结构方案进行优化，得到第二导风板结构方案，所述第一模型由所述第一导风板结构方案生成，所述第一模型为三维实体模型；
对所述第二导风板结构方案进行模流分析，得到模流分析结果；
在所述模流分析结果满足预设工艺要求的情况下，对所述第二导风板结构方案进行流体分析以及动力学仿真，分别得到流体分析结果和动力学仿真结果；
在所述流体分析结果满足第一预设条件且所述动力学仿真结果满足第二预设条件的情况下，确定所述第二导风板结构方案为最优导风板结构方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对第一模型进行前处理以及静力学求解处理，并基于求解结果对空调导风板的第一导风板结构方案进行优化，得到第二导风板结构方案，包括：
利用空调导风板的第一导风板结构方案生成第一模型，所述第一模型为三维实体模型；
根据所述第一模型构建空调导风板的第一有限元模型；
对所述第一有限元模型设置约束和重力边界条件；
对设置约束和重力边界条件的所述第一有限元模型进行隐式静力学求解，得到相应的求解结果，所述求解结果至少包含：所述空调导风板的最大变形位置，以及所述最大变形位置的变形量；
以所述最大变形位置的变形量最小为目标，对所述第一导风板结构方案进行优化，返回执行利用空调导风板的第一导风板结构方案生成第一模型这一步骤，直至确定得到最优的所述求解结果所对应的所述第一导风板结构方案并将其作为第二导风板结构方案，最优的所述求解结果包含的所述最大变形位置的变形量最小。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第二导风板结构方案进行模流分析，得到模流分析结果，包括：
确定第一网格边界条件；
根据第二模型，构建所述空调导风板的第二有限元模型，所述第二模型由所述第二导风板结构方案生成，所述第二模型为三维实体模型；
确定成型条件；
基于所述第一网格边界条件、所述第二有限元模型和所述成型条件进行仿真求解，得到模流分析结果。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述第二导风板结构方案进行流体分析的过程，包括：
确定第二网格边界条件；
对第二模型进行膨胀层和流域的网格划分，构建所述空调导风板的第三有限元模型，并确定湍流模型，所述第二模型由所述第二导风板结构方案生成，所述第二模型为三维实体模型；
根据所述第二网格边界条件、所述第三有限元模型和所述湍流模型进行仿真计算，得到至少包含所述空调导风板的出风量的流体分析结果；
若所述出风量在预设出风量范围内，确定所述流体分析结果满足第一预设条件；
若所述出风量在所述预设出风量范围外，确定所述流体分析结果不满足所述第一预设条件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述第二导风板结构方案进行动力学仿真的过程，包括：
利用动力学软件对第二模型进行模型处理，所述第二模型由所述第二导风板结构方案生成，所述第二模型为三维实体模型；
利用所述动力学软件对经过模型处理的所述第二模型建立joint和contact，并对建立joint和contact后的所述第二模型进行动力学仿真，得到至少包含所述空调导风板的joint扭矩变化值的动力学仿真结果；
若所述joint扭矩变化值在预设波动范围内，确定所述动力学仿真结果满足第二预设条件；
若所述joint扭矩变化值在预设波动范围外，确定所述动力学仿真结果不满足所述第二预设条件。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述模流分析结果不满足所述预设工艺要求的情况下，根据所述模流分析结果调整所述第二导风板结构方案；
将调整后的所述第二导风板结构方案作为所述第一导风板结构方案，返回执行对第一模型进行前处理以及静力学求解处理这一步骤。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述流体分析结果不满足所述第一预设条件的情况下，根据所述流体分析结果调整所述第二导风板结构方案；
将调整后的所述第二导风板结构方案作为所述第一导风板结构方案，返回执行对第一模型进行前处理以及静力学求解处理这一步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述动力学仿真结果不满足所述第二预设条件的情况下，根据所述动力学仿真结果调整所述第二导风板结构方案；
将调整后的所述第二导风板结构方案作为所述第一导风板结构方案，返回执行对第一模型进行前处理以及静力学求解处理这一步骤。
9.一种空调导风板的设计装置，其特征在于，所述装置包括：
第一处理单元，用于对第一模型进行前处理以及静力学求解处理，并基于求解结果对空调导风板的第一导风板结构方案进行优化，得到第二导风板结构方案，所述第一模型由所述第一导风板结构方案生成，所述第一模型为三维实体模型；
分析单元，用于对所述第二导风板结构方案进行模流分析，得到模流分析结果；
第二处理单元，用于在所述模流分析结果满足预设工艺要求的情况下，对所述第二导风板结构方案进行流体分析以及动力学仿真，分别得到流体分析结果和动力学仿真结果；
确定单元，用于在所述流体分析结果满足第一预设条件且所述动力学仿真结果满足第二预设条件的情况下，确定所述第二导风板结构方案为最优导风板结构方案。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一处理单元包括：
生成模块，用于利用空调导风板的第一导风板结构方案生成第一模型，所述第一模型为三维实体模型；
构建模块，用于根据所述第一模型构建空调导风板的第一有限元模型；
设置模块，用于对所述第一有限元模型设置约束和重力边界条件；
求解模块，用于对设置约束和重力边界条件的所述第一有限元模型进行隐式静力学求解，得到相应的求解结果，所述求解结果至少包含：所述空调导风板的最大变形位置，以及所述最大变形位置的变形量；
优化模块，用以所述最大变形位置的变形量最小为目标，对所述第一导风板结构方案进行优化，返回执行所述生成模块，直至确定得到最优的所述求解结果所对应的所述第一导风板结构方案并将其作为第二导风板结构方案，最优的所述求解结果包含的所述最大变形位置的变形量最小。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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