一种制冷设备管路设计自动优化方法技术

本发明专利技术涉及制冷设备管路设计技术，其公开了一种制冷设备管路设计自动优化方法，实现对管路设计的振动、噪音和成本的自动优化，解决传统优化方案的使用局限性问题。本发明专利技术将管路系统参数化设计，并融入管路设计规范，对参数进行敏感性分析，提取关键设计参数，定义关键参数变更空间，基于优化仿真软件建立仿真优化目标，采用多目标遗传算法、多目标自适应算法等进行参数自动寻优，并将最优解返回参数模型进行迭代，直至获得满足工艺规范的最优管路结构。

【技术实现步骤摘要】
一种制冷设备管路设计自动优化方法
本专利技术涉及制冷设备管路设计技术，具体涉及一种制冷设备管路设计自动优化方法。
技术介绍
目前制冷行业几乎进入全面变频化时代，而变频产品开发过程中的振动和噪音问题是整个制冷行业面临的痛点和难点。在制冷系统中压缩机为系统提供循环动力，是动力来源，同时也是振动噪音源，而连接压缩机的管路系统是传播压缩机振动的主要途径。因此，管路系统设计的好与坏，相应对压缩机振动噪音具有抑制和放大作用，同时管路系统的自身属性也会产生振动和噪音。由于变频压缩机振动源的工作频率点多、范围宽，而制冷系统管路结构复杂、刚度低，导致管路系统的固有频率偏低且较多，在变频压缩机工作过程中，激励源频率易与管路系统固有频率接近或重合，从而引起管路系统出现振动和噪音问题，影响产品舒适性和可靠性，尤其是当管路系统发生较大共振时，将直接导致管路疲劳破裂，造成严重后果。对于压缩机管路振动和噪音问题，行业通常的做法是对管路系统进行重新设计或优化整改，目前行业大都还是基于试验或简单仿真以不断试错的方式来找到一个相对较好的方案。比如：设计人员首先根据经验设计管路，然后通过有限元仿真或实验进行管路振动噪音验证，若测试不合格则再次修改管路方案重复验证，直到设计出满意的结果为止，因缺乏具体指导方向，导致管路设计整改周期长，实验成本和管路设计成本高，效果较差。目前在空调管路优化方面具有少量专利，但大都是对管路振动单方面的优化，没考虑噪音和管路设计成本，没有实现基于管路系统设计规则的自动优化方法，如：公开号为CN104408216A的一种管道减振优化方法公开了一种通过模态仿真和静力学仿真的简单、手动优化方法，缺乏自动化和智能化，难以适用于变频管路系统。公开号为CN109002619A的定频空调器压缩机配管振动的仿真优化方法公开了以单个固有频率作为优化目标的管路手动优化方法。公开号为CN110765569A的一种空调管路结构减振的多目标优化方法、计算机可读存储介质及终端公开了通过管路参数作为设计参数输入仿真建模，进行优化分析，得到满足振动标准的管路系统，但由于只考虑了振动单一目标，且优化过程中未融入管路设计规则，方法存在局限性。可见，传统技术中的管路优化方法均存在一定局限性，在实际应用中难以保证同时解决制冷系统管路设计的振动、噪音、成本等诸多方面的问题，不利于实际应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提出一种制冷设备管路设计自动优化方法，实现对管路设计的振动、噪音和成本的自动优化，解决传统优化方案的使用局限性问题。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是：一种制冷设备管路设计自动优化方法，包括以下步骤：a.建立制冷设备管路参数化三维模型，提取管路设计参数；b.向仿真软件导入所述管路参数化三维模型，建立有限元仿真模型，进行振动、噪音仿真，并从仿真结果中建立振动、噪音、成本优化目标；c.以管路设计参数为自变量，以建立的振动、噪音、成本作为优化目标，并指定管路设计参数的变化空间，对管路设计参数的仿真结果的敏感性进行分析，筛选出关键设计参数；d.根据获得的关键设计参数，采用优化算法进行参数自动寻优，获得最优参数，并将最优参数反馈至管路参数化三维模型进行模型更新，返回步骤a；e.重复步骤a-d,直至达到迭代停止条件，获得最优的制冷设备管路参数化三维模型。作为进一步优化，步骤a中，通过融入了管路设计规范的管路参数化设计系统来建立制冷设备管路参数化三维模型和提取管路设计参数；所述管路参数化设计系统基于三维设计软件定制开发。作为进一步优化，所述提取的管路设计参数包括：每一段管路的方位、高度、半径参数、四通阀空间位置参数以及特殊位置管口的约束参数。作为进一步优化，所述特殊位置管口包括：与压缩机相连的吸排气管口、与四通阀相连的管口和与冷凝器相连的管口。作为进一步优化，步骤b中，在进行振动、噪音仿真时，以管路整体质量作为成本目标，以管路应力作为振动仿真目标，以声压级分贝值作为噪音仿真目标。作为进一步优化，步骤d中，所述优化算法包括：MOGA多目标遗传算法、多目标自适应算法和响应面优化算法等。作为进一步优化，在建立制冷设备管路参数化三维模型或进行模型更新时，利用管路设计规范自动对不满足规则的设计参数进行修正。本专利技术的有益效果是：通过对管路设计参数的仿真，建立包括振动、噪音、成本等多目标的优化，并在管路设计空间中自动寻找满足最优设计方案，使得最优设计方案能够同时满足振动和噪音指标，且管路设计成本最低。此外，由于管路系统结构复杂，设计参数众多，自动优化后的管路结构难以保证管路设计规范要求，本专利技术提出了自动优化过程中融入管路设计规范自动判断与修正方法，使参数自动寻优的管路能够满足实际使用要求。附图说明图1为本专利技术实施例中的制冷设备管路设计自动优化方法流程图。具体实施方式本专利技术旨在提出一种制冷设备管路设计自动优化方法，实现对管路设计的振动、噪音和成本的自动优化，解决传统优化方案的使用局限性问题。其核心思想是：将管路系统参数化设计，并融入管路设计规范，对参数进行敏感性分析，提取关键设计参数，定义关键参数变更空间，基于优化仿真软件建立仿真优化目标，采用多目标遗传算法、多目标自适应算法等进行参数自动寻优，并将最优解返回参数模型进行迭代，直至获得满足工艺规范的最优管路结构。实施例：本实施例在进行管路设计之前，首先基于三维设计软件(如Creo、Proe、UG等三维软件)进行专业定制开发，形成管路参数化设计系统。该系统可以实现对管路设计参数进行提取、管理等功能，同时该系统融入了管路设计规范，管路设计规范主要包括了管路加工工艺规范(满足管路折弯加工要求)，管路装配规范(满足管路、压缩机、四通阀的装配要求)、管路设计规范(满足管与管之间的最小距离，管与压缩机、钣金件之间的最小距离，管路折弯中间段最小直线段长度、管路折弯开始段和结束段最小直线段长度等)，在管路建模或模型更新时自动生成满足管路工艺规范的管路结构。如图1所示，本实施例中的制冷设备管路设计自动优化方法包括：1、建立制冷设备管路参数化三维模型，提取管路设计参数；本步骤中，利用管路参数化设计系统完成四通阀管路组件参数化建模，提取管路设计参数，设计参数主要包括每一段管路的方位、高度、半径三个参数，以及四通阀空间位置参数，并对特殊位置(与压缩机相连的吸排气管口、与四通阀相连的管口、与冷凝器相连的管口)的管口进行参数约束，确保更新过程中相对位置正确。2、向仿真软件导入所述管路参数化三维模型，建立有限元仿真模型，进行振动、噪音仿真，并从仿真结果中建立振动、噪音、成本优化目标；本步骤中，将管路参数化设计系统与仿真软件(如ansysworkbench等)进行关联，实现参数的双向传递，将管路三维模型导入有限元振动仿真模块(如ansysworkbench的HarmonicR本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制冷设备管路设计自动优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/na.建立制冷设备管路参数化三维模型，提取管路设计参数；/nb.向仿真软件导入所述管路参数化三维模型，建立有限元仿真模型，进行振动、噪音仿真，并从仿真结果中建立振动、噪音、成本优化目标；/nc.以管路设计参数为自变量，以建立的振动、噪音、成本作为优化目标，并指定管路设计参数的变化空间，对管路设计参数的仿真结果的敏感性进行分析，筛选出关键设计参数；/nd.根据获得的关键设计参数，采用优化算法进行参数自动寻优，获得最优参数，并将最优参数反馈至管路参数化三维模型进行模型更新，返回步骤a；/ne.重复步骤a-d,直至达到迭代停止条件，获得最优的制冷设备管路参数化三维模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种制冷设备管路设计自动优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.建立制冷设备管路参数化三维模型，提取管路设计参数；
b.向仿真软件导入所述管路参数化三维模型，建立有限元仿真模型，进行振动、噪音仿真，并从仿真结果中建立振动、噪音、成本优化目标；
c.以管路设计参数为自变量，以建立的振动、噪音、成本作为优化目标，并指定管路设计参数的变化空间，对管路设计参数的仿真结果的敏感性进行分析，筛选出关键设计参数；
d.根据获得的关键设计参数，采用优化算法进行参数自动寻优，获得最优参数，并将最优参数反馈至管路参数化三维模型进行模型更新，返回步骤a；
e.重复步骤a-d,直至达到迭代停止条件，获得最优的制冷设备管路参数化三维模型。


2.如权利要求1所述的一种制冷设备管路设计自动优化方法，其特征在于，
步骤a中，通过融入了管路设计规范的管路参数化设计系统来建立制冷设备管路参数化三维模型和提取管路设计参数；所述管路参数化设计系统基于三维设计软件定制开发。


3.如权利要求1所述的一种制冷设...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓培生，
申请(专利权)人：四川长虹空调有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51