基于流固耦合与多目标拓扑优化的低噪声塑料机油冷却器盖优化设计

机油冷却器盖属于薄壁件,距离振动激励源较近,容易产生较大的振动噪声,且内腔冷却液的存在对机油冷却器盖的振动噪声有着很大的影响。为有效的对塑料机油冷却器盖的振动噪声进行仿真研究及优化,将流体冲击压力作为预应力的同时,结合塑料机油冷却器盖与内腔流体的流固耦合模型,采用流固耦合的方法对塑料机油冷却器盖的振动噪声水平进行了预测评估;根据预测结果,识别出对噪声贡献度较大的耦合模态频率;以降低塑料机油冷却器盖整体噪声为总目标,并提高各贡献度较大的耦合模态频率为子目标,利用加权指数法建立了多目标优化函数,并对塑料机油冷却器盖结构进行了多目标拓扑优化。结果表明,优化结构设计后降噪效果明显,总声功率级降低了1.79 d B。

塑料机油冷却器盖加强筋参数的多目标优化

在塑料机油冷却器加强筋参数优化设计中,为了有效地降低振动噪声及提高罩盖强度,结合流固耦合、响应曲面法(RSM)、带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对塑料机油冷却器盖加强筋参数进行多目标优化.采用流固耦合的方法对原塑料机油冷却器盖的振动噪声水平进行预测,根据预测结果识别出对噪声贡献度较大的耦合模态频率;计算流体压力作用下罩盖的应变能;在罩盖底面布置加强筋,基于最优拉丁超立方设计和响应曲面法(RSM)建立加强筋设计参数与识别出的耦合模态频率、应变能和加强筋体积之间的近似模型;以耦合模态频率、应变能及加强筋体积作为优化目标,应用NSGA-Ⅱ对加强筋设计参数进行优化.结果表明,相对于原塑料机油冷却器盖,总声功率级降低了1.6dB,应变能降低了1 561N·mm.

柴油机水压波动分析及机油冷却器盖结构优化

为解决市场配套柴油机机油冷却器盖频繁出现裂纹的故障,分析2种不同流量的水泵,测量不同转速下水泵的水压及水压波动。测量结果表明:水流量大、转速高的水泵易引起水压大幅度波动,最大水压超过500 kPa,波动幅度约为250 kPa。对测量的水压进行有限元分析可知,水压及水压波动大是导致机油冷却器盖裂纹的根本原因。对机油冷却器盖进行改进,增大倒角,计算分析表明改进后的机油冷却器盖可承受500 kPa水压。改进后机油冷却器盖在使用中未出现裂纹现象。计算分析及使用结果表明:在满足散热、冷却和热平衡等情况下,应优先选用流量小的水泵;用瞬时水压代替平均水压,分析结果更准确;防冻液刚进入机体的位置为水压测点,测量结果更精确。