[发明专利]基于FFD自由变形方法的离心通风机叶型参数化方法

说明书

本发明提出了一种基于FFD自由变形方法的离心通风机叶型参数化方法，涉及离心通风机叶片气动优化技术领域。包括：设计后离心通风机叶片的参数化配置，参数化配置采用FFD自由变形技术，把叶片构型包络到FFD控制体内，通过调控FFD控制体中控制点的位置进而改变叶片构型，FFD控制点的变化域作为拉丁超立方LHS的采样点设计区间，结合CFX气动仿真、Kriging代理模型和改进的灰狼算法来进行离心通风机叶片精细调控优化。本发明的方法使得叶片构型随控制体联动改变，保证变形精度的同时也会使得后续的风机优化精度提高，对于风机优化的工程问题有广泛的实用价值。

技术领域

本发明涉及离心风机设计技术领域，主要涉及离心风机叶片叶型的参数化与优化设计领域，是一种基于FFD方法的叶型参数化方法。

背景技术：

离心风机一种通过提高气体压力来输送气体的旋转机械，其广泛应用于各种工业领域，如工厂、隧道、矿井等工业设施的通风系统。从工业发展角度来说风机的优化设计有非常重要的意义。

风机在工作中，叶片是主要做功部件，通过叶片做功将机械能转化为气体的动能从而提高气体压力。所以叶片的叶型能够直接影响风机的气动性能与噪声大小。目前大部分的风机叶型的优化设计都是通过研究人员直接在建模软件上改变叶片形状，然后通过划分网格进行气体动力学分析得出优化结果，这种方法得到的优化模型往往不是最优的。

本发明在离心通风机设计的基础上，对叶片进行FFD技术的精细调控，以最大可能的提高叶片的气动性能，进而提高离心通风机的整机的效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中离心通风机叶型设计中存在的问题，提出一种基于FFD自由变形方法的离心通风机叶型参数化方法，以解决上述技术问题。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于FFD自由变形方法的离心通风机叶型参数化方法，包括如下步骤：

步骤1：对设计后的离心通风机叶片进行参数化配置，

步骤2：生成Kriging代理模型的数据集

步骤3：完成控制网格与叶型的一致变形

步骤4：构建叶片构型的气动仿真模型

步骤5：建模

步骤6：仿真计算

步骤7：构造相应耦合关系

构建拉丁超立方数据样本和CFX计算出的气动响应值集合，并按照Kriging回归的代理模型构造拉丁超立方LHS数据样本和气动响应值间的耦合关系；

步骤8：用Kriging代理模型求出新的输入样本点下的气动响应值

步骤9：用灰狼算法求出最优控制点坐标

步骤10：优化后得出控制网格的控制点坐标，构建叶片模型

根据优化后得出网格控制点的全局坐标和Bernstein基函数公式等计算叶片关键设计点的全局坐标，进而构建叶片模型，进行气动仿真和实验验证，检验优化调控的合理性。

进一步地，步骤1具体如下：

步骤1.1：在叶片分布域的初始全局坐标系下构造局部坐标系，在局部坐标系下嵌入控制体及控制网格点；

步骤1.2：求出叶片关键设计点(A点)在局部坐标系下的局部坐标；

步骤1.3：将控制网格的控制网格点与叶片初始关键设计点的全局坐标全部转化为局部坐标。具体实施过程为：