CN114412816A - 一种发动机冷却风扇的噪音降低方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发动机冷却风扇的噪音降低方法，包括以下步骤：S10、结合冷却风扇的结构形状，建立基于冷却风扇的噪声性能、气动性能的仿真模型；S20、在步骤S10建立的仿真模型中，结合冷却风扇的叶片结构特征参数，构建冷却风扇叶片的参数化模型；S30、采用正交试验法，对步骤S20建立的参数化模型中内弦长、最大相对挠度和最大相对半径对风扇性能的影响进行试验；S40、基于步骤S30的试验结果，对冷却风扇的叶片结构进行优化设计。本发明提供一种发动机冷却风扇的噪音降低方法，可以在保证冷却系统的工作负荷前提下，最大程度的降低噪声，提高乘客的坐车体验。
Description
技术领域
本发明涉及冷却风扇技术领域，尤其涉及一种发动机冷却风扇的噪音降低方法。
背景技术
汽车的智能化、网络化，使得汽车零部件越来越完备，排气净化装置、空调、电子元器件等零部件的安装，导致前舱的布置更加复杂和紧凑，布置冷却系统的空间有限。同时，人们对动力性能的追求，使得发动机功率不断提高，增大了冷却系统的工作负荷，对冷却系统的散热性能提出了新的要求。
然而，人们对动力性能的追求，使得发动机功率不断提高，增大了冷却系统的工作负荷，从而导致噪声的增大，影响乘客的坐车体验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发动机冷却风扇的噪音降低方法，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种发动机冷却风扇的噪音降低方法，包括以下步骤：
S10、结合冷却风扇的结构形状，建立基于冷却风扇的噪声性能、气动性能的仿真模型；
S20、在步骤S10建立的仿真模型中，结合冷却风扇的叶片结构特征参数，构建冷却风扇叶片的参数化模型；
S30、采用正交试验法，对步骤S20建立的参数化模型中内弦长、最大相对挠度和最大相对半径对风扇性能的影响进行试验；
S40、基于步骤S30的试验结果，对冷却风扇的叶片结构进行优化设计。
作为本发明的一种改进，在步骤S10中，在冷却风扇的进口外部布置压力计用以风扇压力，在冷却风扇的进口内部布置压力计用以测定其入口流量，在冷却风扇的轴端布置转速传感器用以测定风扇的转速，在冷却风扇的后端布置压力传感器用以测定风扇出口的静压。
作为本发明的一种改进，基于步骤S20的试验结果，建立冷却风扇的噪声性能、气动性能的CFD仿真模型。
作为本发明的一种改进，在步骤S20中，基于建立的CFD仿真模型，结合最大挠度相对位置、后缘几何出气角、最大相对挠度、前缘几何进气角和中弧线五个参量，以及最大半径相对位置、后缘半径、后缘楔形角、厚度曲线的总弧长、前缘半径、前缘楔形角、最大相对半径七个特征参数，选定中弧线上的点作为圆心，根据厚度弧长曲线方程求出圆心对应的半径，从而绘制出多个圆，这些圆的包络线即为平面叶型。
作为本发明的一种改进，在步骤S30中，采用噪声总声压级、标准风量为正交试验的评价指标，以内弦长、最大相对挠度和最大相对半径为控制变量进行正交试验。
作为本发明的一种改进，基于正交试验数据，建立内弦长、最大相对挠度和最大相对半径与冷却风扇噪声值、标准风量之间的回归方程模型，回归方程模型如公式(1)所示，
其中，β0、βi 1、βii 2、βiii 2分别为回归方程的常数项、一次项系数、二次项系数、平方项系数，ε为误差项，xi、xj为正交试验结果代入项。
作为本发明的一种改进，基于回归方程模型的拟合曲线，确定冷却风扇叶片的内弦长、最大相对挠度和最大相对半径，从而达到结构优化。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种发动机冷却风扇的噪音降低方法，包括以下步骤：
S10、结合冷却风扇的结构形状，建立基于冷却风扇的噪声性能、气动性能的仿真模型；
S20、在步骤S10建立的仿真模型中，结合冷却风扇的叶片结构特征参数，构建冷却风扇叶片的参数化模型；
S30、采用正交试验法，对步骤S20建立的参数化模型中内弦长、最大相对挠度和最大相对半径对风扇性能的影响进行试验；
S40、基于步骤S30的试验结果，对冷却风扇的叶片结构进行优化设计。
作为本发明的一个实施例，在步骤S10中，在冷却风扇的进口外部布置压力计用以风扇压力，在冷却风扇的进口内部布置压力计用以测定其入口流量，在冷却风扇的轴端布置转速传感器用以测定风扇的转速，在冷却风扇的后端布置压力传感器用以测定风扇出口的静压。
作为本发明的一个实施例，基于步骤S20的试验结果，建立冷却风扇的噪声性能、气动性能的CFD仿真模型。
作为本发明的一个实施例，在步骤S20中，基于建立的CFD仿真模型，结合最大挠度相对位置、后缘几何出气角、最大相对挠度、前缘几何进气角和中弧线五个参量，以及最大半径相对位置、后缘半径、后缘楔形角、厚度曲线的总弧长、前缘半径、前缘楔形角、最大相对半径七个特征参数，选定中弧线上的点作为圆心，根据厚度弧长曲线方程求出圆心对应的半径，从而绘制出多个圆，这些圆的包络线即为平面叶型。
作为本发明的一个实施例，在步骤S30中，采用噪声总声压级、标准风量为正交试验的评价指标，以内弦长、最大相对挠度和最大相对半径为控制变量进行正交试验。
作为本发明的一个实施例，基于正交试验数据，建立内弦长、最大相对挠度和最大相对半径与冷却风扇噪声值、标准风量之间的回归方程模型，回归方程模型如公式(1)所示，
其中，β0、βi 1、βii 2、βiii 2分别为回归方程的常数项、一次项系数、二次项系数、平方项系数，ε为误差项，xi、xj为正交试验结果代入项。
作为本发明的一个实施例，基于回归方程模型的拟合曲线，确定冷却风扇叶片的内弦长、最大相对挠度和最大相对半径，从而达到结构优化。
上述技术方案的工作原理及有益效果：
轴流分散的辐射噪声包括气动噪声和振动噪声两类，其中，气动噪声是因为风扇转动而破坏周边气体的稳态，从而引发扰动，由此产生了噪声，气动噪声与风扇的结构参数有关，包括大小、形状、转速等。对于发动机冷却风扇来说，可以忽略了振动噪声。因此发动机的噪声主要是气动噪声。
在建立CFD仿真模拟时，提取冷却风扇原型中对应结构的参数，构建起冷却风扇参数化模型。以内弦长、最大相对挠度和最大相对半径作为试验水平，选定冷却风扇进风口处监测点噪声总声压级、标准风量两项指标作为评价指标，得到内弦长、最大相对挠度和最大相对半径在不等截面上的变化对冷却风扇性能的影响规律。
在正交试验结果的基础上，以内弦长、最大相对挠度和最大相对半径在不等截面上的变化规律作为试验因素，构建起冷却风扇噪声值、标准风量与以上三个试验因素之间的回归方程代理模型。在保证风量不小于原始风量的前提下，以噪声值最低为目标，求算回归方程，从而确定叶片最优的结构参数。
本发明提供一种发动机冷却风扇的噪音降低方法，可以在保证冷却系统的工作负荷前提下，最大程度的降低噪声，提高乘客的坐车体验。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内中。
Claims (7)
1.一种发动机冷却风扇的噪音降低方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、结合冷却风扇的结构形状，建立基于冷却风扇的噪声性能、气动性能的仿真模型；
S20、在步骤S10建立的仿真模型中，结合冷却风扇的叶片结构特征参数，构建冷却风扇叶片的参数化模型；
S30、采用正交试验法，对步骤S20建立的参数化模型中内弦长、最大相对挠度和最大相对半径对风扇性能的影响进行试验；
S40、基于步骤S30的试验结果，对冷却风扇的叶片结构进行优化设计。
2.根据权利要求1所述的一种发动机冷却风扇的噪音降低方法，其特征在于：在步骤S10中，在冷却风扇的进口外部布置压力计用以风扇压力，在冷却风扇的进口内部布置压力计用以测定其入口流量，在冷却风扇的轴端布置转速传感器用以测定风扇的转速，在冷却风扇的后端布置压力传感器用以测定风扇出口的静压。
3.根据权利要求2所述的一种发动机冷却风扇的噪音降低方法，其特征在于：基于步骤S20的试验结果，建立冷却风扇的噪声性能、气动性能的CFD仿真模型。
4.根据权利要求3所述的一种发动机冷却风扇的噪音降低方法，其特征在于：在步骤S20中，基于建立的CFD仿真模型，结合最大挠度相对位置、后缘几何出气角、最大相对挠度、前缘几何进气角和中弧线五个参量，以及最大半径相对位置、后缘半径、后缘楔形角、厚度曲线的总弧长、前缘半径、前缘楔形角、最大相对半径七个特征参数，选定中弧线上的点作为圆心，根据厚度弧长曲线方程求出圆心对应的半径，从而绘制出多个圆，这些圆的包络线即为平面叶型。
5.根据权利要求1所述的一种发动机冷却风扇的噪音降低方法，其特征在于：在步骤S30中，采用噪声总声压级、标准风量为正交试验的评价指标，以内弦长、最大相对挠度和最大相对半径为控制变量进行正交试验。
6.根据权利要求5所述的一种发动机冷却风扇的噪音降低方法，其特征在于：基于正交试验数据，建立内弦长、最大相对挠度和最大相对半径与冷却风扇噪声值、标准风量之间的回归方程模型，回归方程模型如公式(1)所示，
其中，β0、βi 1、βii 2、βiii 2分别为回归方程的常数项、一次项系数、二次项系数、平方项系数，ε为误差项，xi、xj为正交试验结果代入项。
7.根据权利要求6所述的一种发动机冷却风扇的噪音降低方法，其特征在于：基于回归方程模型的拟合曲线，确定冷却风扇叶片的内弦长、最大相对挠度和最大相对半径，从而达到结构优化。
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|---|---|---|---|---|
| TWI799287B (zh) * | 2022-06-08 | 2023-04-11 | 英業達股份有限公司 | 聲功率預估方法及聲功率預估系統 |
| CN117072468A (zh) * | 2023-08-28 | 2023-11-17 | 江苏大中电机股份有限公司 | 一种超高效电机紧凑型降噪风扇 |
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| CN117072468A (zh) * | 2023-08-28 | 2023-11-17 | 江苏大中电机股份有限公司 | 一种超高效电机紧凑型降噪风扇 |
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