产品再设计是一种全新的工程设计思想和方法。它是将仿真技术与突破性新型制造工艺相结合的一套产品设计方法。让研发设计回归需求本源,重新审视原有设计,剔除以前由于各种原因或限制导致的不合理之处,或纠正以往对客户需求的错误认知或满足偏差,以达到当前技术条件和认知水平下的最优。
由于再设计过程产生的均是非标准化甚至反传统的产品,没有设计标准及知识经验可参考,唯一能依赖的设计手段就是工程仿真和实物试验。
产品再设计是采用仿真模拟、设计创新、参数优化、拓扑优化等手段开展创新设计,并借助虚拟试验技术进行验证。在设计过程中,工程师完全可以打破工艺束缚,只专注于需求,可以设计任何结构的产品。
现采用仿真技术(clabso仿真软件)对风机过滤单元FFU进行优化设计为例。
风机过滤单元FFU是一种具有过滤效果、自带动力的模块化的末端送风装置,风机从FFU顶部将空气吸入并经过滤膜过滤,过滤后的洁净空气在整个出风面以0.45m/s±20%左右的速度均匀送出。
图1 FFU实物图
首先对FFU内部结构进行剖析,如下图所示:红色部分是FFU顺风导板,黄色部分是它的叶轮,剩余的蓝色部分是其导流板。
图2 FFU内部流道结构
优化前:
图3 FFU气流速度矢量图及局部放大图
图4所示为图3红框中的边角区域,该位置形成流动“死角”,气流易在此处产生旋涡和乱流,使气流不能顺畅的过渡,不仅影响出风均匀度,而且会产生噪音。
优化后:
我们对顺风导流板进行优化处理,延长导流板钣金的弧度线从而使气流更加贴合导流板。
图4 新导流板模型
优化后的FFU,涡流区域明显减少。
图5 优化后FFU速度矢量图及局部放大图
通过仿真技术,设计人员精确的模拟出FFU内部流场,并可以观察到内部乱流产生的区域,从而对FFU内部结构进行优化,可大大提高FFU整体性能和能量利用率。
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