骆清国，尹洪涛，宁兴兴（装甲兵工程学院机械工程系，北京100072）



基于综合评价函数的冷却风扇蜗壳多参数优化

骆清国，尹洪涛，宁兴兴
（装甲兵工程学院机械工程系，北京100072）

摘要：为提高冷却风扇蜗壳的综合性能，建立包含U型蜗壳半圆段半径R、蜗壳高度H、蜗壳半圆段圆心与叶轮中心的偏差（X、Y）、叶轮底面与蜗壳内壁的距离ZP等参数的蜗壳参数化计算流体力学模型。对初始模型进行了验证。建立蜗壳的综合评价模型，利用熵权法计算了综合评价函数中蜗壳体积、风扇功耗和1/风量等指标的权重。以综合评价函数为目标函数，采用响应面法对蜗壳进行了优化。研究结果表明:蜗壳半圆段半径R和蜗壳高度H是蜗壳综合评价函数的主要影响因素；随着R和H的增大，综合评价函数先减小、后增大；经过优化后，蜗壳综合评价函数值减小了23. 43%，性能显著改善，证明该方法能够应用于冷却风扇蜗壳的优化设计。

关键词：兵器科学与技术；冷却风扇蜗壳；综合评价函数；多参数优化；响应面法

0 引言

无论是开放式风道还是封闭式风道，冷却风扇蜗壳都是装甲车辆动力舱风道的重要组成部分，其作用是收集引导离开叶轮后的空气流向风道出口，并将部分空气动压转换为静压。在这个过程中，由于高速空气不断撞击蜗壳，造成能量损失，并产生噪音。因此蜗壳是效率较低的元件之一［1］。与普通工业风机不同，装甲车辆冷却风扇蜗壳的体积、形状等受到动力舱有限空间的严格限制。……