发动机水套缸垫水孔局部参数化优化设计

针对发动机水套缸垫水孔布置对冷却液流动影响较大,传统经验优化需要反复实验且主观性强、效率较低的问题,提出了一种缸垫水孔局部参数化的优化方法:建立缸垫水孔局部参数化的水套冷却模型并对该建模方法进行了实验验证;对水套流动及换热进行求解,基于最优拉丁超立方设计和响应面模型(RSM),建立了各关注量与缸垫水孔半径的近似模型并进行了验证;利用该近似模型约束各部分水路流量,以提高鼻梁区对流换热系数(HTC)、降低HTC不均匀度及压损为目标,应用相邻繁殖遗传算法(NCGA)对缸垫水孔的半径进行了优化。研究结果表明:缸垫水孔局部参数化建模方法简单且据实验表明可信度较高;通过实验设计及RSM建立的近似模型能够很好地对各目标值进行预测;利用该近似模型进行优化后,各支路流量分配合理,总压损下降了18.8%,鼻梁区HTC整体提高且不均匀度下降了57.7%。该方法能够一次性得到缸垫水孔的最优解且优化效果显著,避免了传统经验优化的重复性及主观性,效率较高。