CN117807906A - 基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法、系统、终端及介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法、系统、终端及介质，本申请的方法包括：建立燃油喷嘴的三维模型；对所述燃油喷嘴的三维模型进行增材制造工艺仿真以获得燃油喷嘴仿真模型；对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析以获得变形特征；基于所述燃油喷嘴仿真模型采用数值模拟方法进行流体力学仿真，以获得所述燃油喷嘴仿真模型的雾化性能预测结果；基于所述变形特征和雾化性能预测结果采用优化算法进行优化分析以获得优化参数，并根据所述优化参数对所述燃油喷嘴仿真模型进行优化设计。本申请结合燃油喷嘴的性能预测、结构特征以及增材制造过程对成型结果的影响进行分析以实现对燃油喷嘴的优化设计，从而大大降低优化结构设计的时间成本。

Description

基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法、系统、终端及 介质

技术领域

本申请涉及增材制造技术领域，特别是涉及基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法、系统、终端及介质。

背景技术

目前，燃油喷嘴是航空发动机燃烧室内部的重要热端零部件，其性能直接影响着发动机的工作效率、可靠性和稳定性。为了使燃油达到更好的雾化状态(如锥角、粒径分布以及周向均匀性等)，燃油喷嘴的内部流道结构一直往微小、复杂以及多功能方向在发展，这让传统成型以及加工方式无法实现更先进燃油喷嘴的结构，尤其是内部流道结构。同时，即使利用先进的精密铸造配合自动化加工的方式，能够实现喷嘴结构的成型，但是，其时间成本和经济成本会成倍的上升，这在商业上是无法被接受的。因此，增材制造技术，尤其是选区激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术的发展使得更为复杂且多功能的燃油喷嘴结构的成型成为了可能。得益于燃油喷嘴作为热端静止零部件，对于结构力学性能上的要求相对转动件没有那么严苛，因此利用SLM技术针对高温合金(如HX、IN718等)或者高温钛合金(如TA15)成型其壳体结构已经通过了许多先进的主机厂商在技术上和商业上地验证(GE-LEAP等)。

现有技术中，利用选区激光熔化成型燃油喷嘴在技术上依然存在以下的一些问题有待研究：(1)由于发动机系统对更高效更稳定的燃烧性能的要求，技术层面上更先进的燃油喷嘴结构存在大量的空间曲面以及复杂的内流道结构，虽然利用SLM这种增材制造技术能够实现成型，但是在成型过程中会因为低悬垂结构以及热应力积累的原因造成局部结构的变形，从而使得原先设计的外部结构和内流道产生变化，那么其流动雾化性能也会无法保证；(2)对于复杂内流道结构的燃油喷嘴的性能验证缺乏高效且准确的办法。如果将每一种结构的燃油喷嘴均通过增材制造加工出来，再对其进行实验验证，那经济成本和传统加工方式相比毫无优势。目前，的确可以通过多相流的瞬时流体力学数值计算，例如以欧拉-拉格朗日的耦合(Volume of Fluid to Discrete Phase Method)方法进行优化，实现燃油的雾化分离过程，计算结果准确度也较高。但是时间成本依然相对较大，根据业内经验，一套完整的工作状态所确定的边界条件通过上述仿真方法计算至具有统计学意义的数值结果需要10000核时。如果对不同非参数化设计结构分别进行对应的数值仿真，再应用与不同工况下，那么时间成本将无法估量。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点，本发明提供一种基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法、系统、终端及介质，用于解决现有技术中燃油喷嘴使用增材制造技术加工时存在变形、性能验证时间成本高以及验证效率低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法，包括：建立燃油喷嘴的三维模型；对所述燃油喷嘴的三维模型进行增材制造工艺仿真以获得燃油喷嘴仿真模型；对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析以获得变形特征；基于所述燃油喷嘴仿真模型采用数值模拟方法进行流体力学仿真，以获得所述燃油喷嘴仿真模型的雾化性能预测结果；基于所述变形特征和雾化性能预测结果采用优化算法进行优化分析以获得优化参数，并根据所述优化参数对所述燃油喷嘴仿真模型进行优化设计。

于本申请的第一方面的一些实施例中，对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析以获得变形特征的具体过程包括：对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析，以获取所述燃油喷嘴仿真模型的工艺参数；将所述工艺参数与所述燃油喷嘴的三维模型的尺寸参数进行比较分析，以获得所述燃油喷嘴的三维模型在增材制造工艺仿真过程中产生的变形特征。

于本申请的第一方面的一些实施例中，基于所述变形特征和雾化性能预测结果采用优化算法进行优化分析以获得优化参数，并根据所述优化参数对所述燃油喷嘴仿真模型进行优化设计的具体过程包括：对所述变形特征进行优化设计，以获取优化后的燃油喷嘴仿真模型；对所述优化后的燃油喷嘴仿真模型进行流体力学仿真，以获得所述优化后的燃油喷嘴仿真模型的雾化性能预测结果；重复上述迭代优化过程，采用优化算法进行优化分析，直到满足预设目标要求，以获得优化参数，完成对所述燃油喷嘴仿真模型的优化设计。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述采用优化算法进行优化分析，直到满足预设目标要求，以获得优化参数的过程包括：采用优化分析算法分析所述变形特征与所述雾化性能预测结果之间的关系，并根据预设目标要求，以判断出所述变形特征中的关键变形特征；对所述关键变形特征进行优化设计以确定优化参数。

于本申请的第一方面的一些实施例中，对所述变形特征进行优化设计包括：倒圆、补偿以及增大悬垂角中的任一种或多种的组合。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述优化算法包括：敏感度分析、梯度分析中的任一种或多种的组合。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第二方面提供一种基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计系统，包括：三维模型构建模块，用于建立燃油喷嘴的三维模型；工艺仿真模块，用于对所述燃油喷嘴的三维模型进行增材制造工艺仿真以获得燃油喷嘴仿真模型；对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析以获得变形特征；流体力学仿真模块，用于基于所述燃油喷嘴仿真模型采用数值模拟方法进行流体力学仿真，以获得所述燃油喷嘴仿真模型的雾化性能预测结果；优化设计模块，用于基于所述变形特征和雾化性能预测结果采用优化算法进行优化分析以获得优化参数，并根据所述优化参数对所述燃油喷嘴仿真模型进行优化设计。

于本申请的第二方面的一些实施例中，所述系统中的优化设计模块具体用于：对所述变形特征进行优化设计，以获取优化后的燃油喷嘴仿真模型；对所述优化后的燃油喷嘴仿真模型进行流体力学仿真，以获得所述优化后的燃油喷嘴仿真模型的雾化性能预测结果；重复上述迭代优化过程，采用优化算法进行优化分析，直到满足预设目标要求，以获得优化参数，完成对所述燃油喷嘴仿真模型的优化设计。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第三方面提供一种电子终端，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电子终端执行所述基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法。

如上所述，本申请的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法、系统、终端及介质，具有以下有益效果：

本申请结合燃油喷嘴的性能预测、结构特征以及增材制造过程中对成型结果的影响进行分析以实现对燃油喷嘴的优化设计，从而大大降低优化结构设计的时间成本。

附图说明

图1显示为本申请一实施例中一种基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法的流程示意图。

图2显示为本申请一实施例中燃油喷嘴增材制造的原型图。

图3显示为本申请一实施例中燃油喷嘴前段的内流道结构的优化结果示意图。

图4显示为本申请一实施例中优化设计后的燃油喷嘴增材制造结果示意图。

图5显示为本申请一实施例中优化前的燃油喷嘴的雾化性能预测结果示意图。

图6显示为本申请一实施例中优化后的燃油喷嘴的雾化性能预测结果示意图。

图7显示为本申请一实施例中优化分析流程的具体实施例图。

图8显示为本申请一实施例中一种基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法的具体实施例图。

图9显示为本申请一实施例中一种基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计系统的结构示意图。

图10显示为本申请一实施例中电子终端的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

在对本发明进行进一步详细说明之前，对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明，本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释：

<1>增材制造技术(Additive Manufacturing，AM)：增材制造技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，是一种“自下而上”的制造方法。近二十年来，AM技术取得了快速的发展，“快速原型制造(Rapid Prototyping)”、“三维打印(3D Printing)”、“实体自由制造(Solid Free-form Fabrication)”之类各异的叫法分别从不同侧面表达了这一技术的特点。这种技术通过逐层堆叠材料，逐渐构建出三维物体，而不像传统制造方法那样通过去除多余部分来制造物品。

<2>选区激光熔化技术(Selective Laser Melting，SLM)：SLM技术主要选用光束模式优良的光纤激光器，其激光功率密度极高，可以将金属粉末完全融化。在日常打印时只需利用专业软件将三维模型切片分层为二维截面图，并进行扫描路径规划；接着利用刮板将粉末均匀铺至激光加工区，计算机会通过扫描振镜控制激光束来选择性的融化金属粉末，得到对应截面的实体后，升降机下降一个厚度，重复上述操作，最终逐层堆积成与模型相同的三维实体。SLM技术能直接成形机械性能良好，致密度接近100％的复杂结构零件，而且具有材料利用率高、加工周期短、能满足客户个性化定制等诸多优点，在航空航天、生物医疗、机床配件，液压阀块的复杂结构制造等领域有着广泛的应用。

如图1所示，展示了本申请一实施例中一种基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法的流程示意图。主要包括如下步骤：

步骤S11：建立燃油喷嘴的三维模型。通常在对燃油喷嘴进行三维打印之前，需要利用三维建模软件构建待打印燃油喷嘴的三维模型，可以获取燃油喷嘴的各个结构的尺寸参数，然后再针对三维模型进行切片处理以获得二维数据，以根据二维数据进行逐层打印以获得燃油喷嘴实体。

步骤S12：对所述燃油喷嘴的三维模型进行增材制造工艺仿真以获得燃油喷嘴仿真模型；对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析以获得变形特征。需说明的是，本实施例中的增材制造技术采用选区激光熔化技术，选区激光熔化技术作为一种极具发展前景的增材制造技术，能够基于三维模型成形任意形状的零件，具有材料利用率高、加工周期短、能满足客户个性化定制的优点。

但是，在使用选区激光熔化技术进行燃油喷嘴打印的过程中，基于燃油喷嘴的复杂性，在成型过程中会出现悬垂结构，因为悬垂结构独特的特征导致悬垂面位置的散热条件和熔池稳定性差，容易出现翘曲变形、挂渣等缺陷，从而影响零件的整体成型质量。同时在选区激光熔化成形悬垂结构时，因悬垂区域熔池直接落在粉床上，热量不易散失，零件内部产生明显的温度梯度进而产生热应力，也容易导致产生翘曲变形等缺陷。

进一步地，因为燃油喷嘴的三维模型在进行增材制造以获取燃油喷嘴实体的加工过程中，由于燃油喷嘴本身结构的复杂性，包括悬垂结构以及热应力积累的原因，而导致加工成型的燃油喷嘴存在变形，如图2所示，某种型号的燃油喷嘴的根据原型结构采用选区激光熔化技术打印过程的变形仿真，图中燃油喷嘴打印全局的变形量大于1mm。因此，本实施例中在进行燃油喷嘴的实体打印制造前先对其进行工艺仿真，以预测实际打印出来的燃油喷嘴实体模型。具体的，将参数化的燃油喷嘴转换为三维模型的STL文件以构成三维模型，再通过选区激光熔化技术进行增材制造工艺仿真，以获得根据三维模型直接打印的燃油喷嘴结构。

在一些示例中，对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析以获得变形特征的具体过程如下：对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析，以获取所述燃油喷嘴仿真模型的工艺参数；将所述工艺参数与所述燃油喷嘴的三维模型的尺寸参数进行比较分析，以获得所述燃油喷嘴的三维模型在增材制造工艺仿真过程中产生的变形特征。

根据增材制造工艺仿真获得燃油喷嘴仿真模型，对燃油喷嘴仿真模型进行分析，可以获取燃油喷嘴仿真模型的工艺参数，即基于增材制造技术打印后的燃油喷嘴的实际参数，与预先需要的燃油喷嘴的尺寸参数进行比较，可以确定在打印过程中燃油喷嘴产生的变形特征，打印中可能存在的变形包括但不限于打印全局整体弯曲、局部收缩、打印方向偏差以及支撑方向偏差等，变形特征具体是指产生变形的变形部位和变形部位对应的变形量。

步骤S13：基于所述燃油喷嘴仿真模型采用数值模拟方法进行流体力学仿真，以获得所述燃油喷嘴仿真模型的雾化性能预测结果。需说明的是，流体力学仿真是以数学、流体力学和计算机为基础，主要通过计算机和数值模拟方法求解流体力学的控制方程，并通过仿真分析进一步研究流体力学问题。更重要的是，流体力学仿真为模拟、设计和优化提供了廉价的工具。与实验相比，流体力学仿真的优点是具有非常少的参数，并且在流场中没有干扰。通过计算机数值模拟喷嘴流场，可以通过一些云图显示整个流场中的传热和流体流动现象，然后进行分析和总结。流体力学仿真的优势主要体现在设计方面，可以将设计花费的时间大大减少，并且使设计成本也大幅度降低。

进一步地，在增材制造过程中，燃油喷嘴仿真模型会产生不同变形，比如燃油喷嘴的内流道变形，此时变形会产生新的内部流道结构，在对新的内部流道结构进行流体力学仿真时，对不同的变形部位建立实际计算域，采用数值模拟的方法进行流体力学仿真并预测燃油喷嘴仿真模型的雾化性能。

流体力学仿真所采用的数值模拟方法主要包括：多相流、欧拉-拉格朗日方法和欧拉-欧拉方法等。多相流模型包括流体体积模型(Volume of Fluid，VOF)、欧拉模型(Eularian)以及混合物模型(Mixture)等。

其中，VOF模型是一种表面跟踪法，主要可用于需要获得一种或多种互不相融的流体之间的界面的情况。VOF模型的使用表示不同流体之间使用着同一动量方程，各流体成分占据的体积分数会保存在流场的每一计算单元内，VOF模型可应用在分层流动，对喷射衰竭表面张力的预测等方面；欧拉模型是用来模拟多相流和相之间的相互作用，它可以解决任何气体，液体和固体之间的问题，当使用欧拉模型时，它是有内存要求和收敛行为限制的，只要存储器是足够的，可以模拟任何数量的第二相，欧拉模型可应用在气泡柱、颗粒悬浮等方面的数值模拟；混合模型可用于两种或两种以上的相(流体或颗粒)，混合模型求解混合动量方程，用相对速度来描述分散相。混合模型可应用于低负荷颗粒流、气泡流、沉降以及旋风分离器等方面的数值模拟，混合模型也可以用于没有相对速度的分散相来模拟均匀多相流，混合物模型的应用范围非常之广。可以根据实际需求选择数值模拟方法，本实施例中不做限定。

步骤S14：基于所述变形特征和雾化性能预测结果采用优化算法进行优化分析以获得优化参数，并根据所述优化参数对所述燃油喷嘴仿真模型进行优化设计。具体过程如下：

对所述变形特征进行优化设计，以获取优化后的燃油喷嘴仿真模型；对所述优化后的燃油喷嘴仿真模型进行流体力学仿真，以获得所述优化后的燃油喷嘴仿真模型的雾化性能预测结果；重复上述迭代优化过程，采用优化算法进行优化分析，直到满足预设目标要求，以获得优化参数，完成对所述燃油喷嘴仿真模型的优化设计。

需解释的是，在对燃油喷嘴进行增材制造工艺仿真后获得变形特征，可对变形特征进行优化设计，例如对变形的内部流道进行倒圆、补偿或增大悬垂角等，如图3所示，对燃油喷嘴前段的内流道结构进行优化设计的结果，可以明确得出，对内流道的叶片进行补偿变圆滑；再对已经优化设计后的内部流道进行数值模拟计算预测雾化性能，同时可以区分对雾化性能影响较大或较小的结构特征。继续重复上述过程，可进行反复迭代优化，持续优化燃油喷嘴结构，通过优化算法进行优化分析逐步找到与提高雾化性能密切相关的结构特征，并根据该结构特征的变形提供优化参数，还可以利用计算流批处理的方式让超级计算机进行迭代优化流程，以实现对燃油喷嘴仿真模型的优化设计，如图4所示，优化后燃油喷嘴的打印结果为打印全局变形量控制在0.2mm。

在一些示例中，所述采用优化算法进行优化分析，直到满足预设目标要求，以获得优化参数的过程包括：采用优化分析算法分析所述变形特征与所述雾化性能预测结果之间的关系，并根据预设目标要求，以判断出所述变形特征中的关键变形特征；对所述关键变形特征进行优化设计以确定优化参数。

需说明的是，基于结构特征、增材过程的变形量以及雾化性能预测，采用优化算法进行计算，并通过回归一般计算服务器，比如利用Siemens Simcenter的Heeds优化平台的参数化拓扑优化模块采用密度基算法进行优化分析，可以大大降低优化结构设计的时间成本。优化算法包括但不限于：敏感度分析、梯度分析等，通过优化分析后获取参数优化进行燃油喷嘴的优化设计，以达到预设目标要求。预设目标要求可以是雾化燃油周向分布均匀、整体喷嘴外型的轴向长度不变、压损流量变化小、打印全局变形量小等要求，具体要求范围可以根据打印的燃油喷嘴的实际需求设置，本实施例中不做限定。

具体而言，采用优化算法进行优化分析以获得所述变形特征与所述雾化性能预测结果之间的关系，燃油喷嘴中不同部位的结构对雾化性能的影响不同，因此为了快速实现燃油喷嘴的优化设计，可以进行优化分析以选出对燃油喷嘴雾化性能影响较大的变形特征进行优化，即可以根据优化分析结果进行判断以确定对雾化性能影响较高的关键变形特征，对关键变形特征进行优化设计获得最终的优化参数，将优化参数用于对燃油喷嘴仿真模型进行优化设计，进行优化设计后的燃油喷嘴的雾化性能预测结果变好，如图5和图6所示，可以明显看出，进行优化设计后的燃油喷嘴的喷雾周向分布更均匀。

需强调的是，本发明的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法主要是通过设计、工艺仿真优化、雾化性能预测、优化改进的闭环自优化方法实现燃油喷嘴的优化设计。本申请针对发动机燃油喷嘴的内部结构的变化，进行三维建模，并利用不同结构在增材制造过程中的工艺仿真预测其实际成型产生的变形误差；然后基于产生的变形误差进行流体力学仿真，预测其对燃油喷嘴的雾化性能的影响；最后，通过敏感度分析或梯度分析等优化算法找到影响雾化流动性能最显著的结构特征以及对成型过程的影响，以实现自适应优化燃油喷嘴的内部结构。本申请结合燃油喷嘴的性能预测、结构特征以及增材制造过程中对成型结果的影响进行分析以实现对燃油喷嘴的优化设计，从而大大降低优化结构设计的时间成本。

为了便于展示本申请的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法，提供以下具体实施例进行说明：

实施例1：一种优化分析方法；如图7为本实施例中优化分析流程的具体实施例图，具体流程如下：

步骤1：确定待打印燃油喷嘴的预设目标要求，具体为雾化燃油周向分布均匀且不均匀度＜20％，整体喷嘴外型的轴向长度不变，流量变化小于10％，打印全局变形量不超过0.2mm。

步骤2：采用变形特征和雾化性能预测结果作为变量并采用优化算法进行优化分析，对优化结果进行分析获得优化参数，优化的结构可以包括内流道叶片数量、结构尺寸，打印方向，支撑添加方式，完成对燃油喷嘴的优化设计。

实施例2：一种基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法；如图8为本实施例中基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法的具体实施例图。

方法包括：

步骤1：燃油喷嘴的原型进行参数化建模，获得三维模型；

步骤2：采用选区激光熔化技术对燃油喷嘴的三维模型进行工艺仿真，在增材制造过程中会产生如整体弯曲、局部收缩等变形误差；

步骤3：基于产生变形误差进行流体力学仿真，获取雾化性能预测结果；

步骤4：通过优化算法进行分析判断产生变形误差的结构特征对雾化性能的影响，以获得优化参数对燃油喷嘴进行优化，优化方法包括倒圆、补偿或增大悬垂角等；

步骤5：重复上述工艺仿真、流体力学仿真、优化设计等计算过程，以实现对燃油喷嘴的最优设计。

如图9所示，展示了本发明实施例中的一种基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计系统900的结构示意图。所述系统900包括：

三维模型构建模块901，用于建立燃油喷嘴的三维模型；

工艺仿真模块902，用于对所述燃油喷嘴的三维模型进行增材制造工艺仿真以获得燃油喷嘴仿真模型；对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析以获得变形特征；

流体力学仿真模块903，用于基于所述燃油喷嘴仿真模型采用数值模拟方法进行流体力学仿真，以获得所述燃油喷嘴仿真模型的雾化性能预测结果；

优化设计模块904，用于基于所述变形特征和雾化性能预测结果采用优化算法进行优化分析以获得优化参数，并根据所述优化参数对所述燃油喷嘴仿真模型进行优化设计。

应理解的是，以上系统的各个模块或单元的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块或单元可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块或单元通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块或单元通过硬件的形式实现。

例如，以上这些模块或单元可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital signal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

因本实施例中基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计系统的实施方式，与上文中提供的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法的实施方式类似，故不再赘述。

如图10所示，展示本申请一实施例中电子终端的结构示意图。本实例提供的电子终端1000，包括：存储器1001及处理器1002。所述存储器1001用于存储计算机程序；所述处理器1002运行计算机程序，实现所述的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法。

可选的，所述存储器1001的数量均可以是一或多个，所述处理器1002的数量均可以是一或多个。

可选的，所述基于电子终端1000中的处理器1002会按照如图1所述的步骤，将一个或多个以应用程序的进程对应的指令加载到存储器1001中，并由处理器1002来运行存储在第一存储器1001中的应用程序，从而实现所述的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法中的各种功能。

可选的，所述存储器1001，可能包括但不限于高速随机存取存储器、非易失性存储器。例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备；所述处理器1002，可能包括但不限于中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可选的，所述处理器1002可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

于本申请提供的实施例中，所述计算机可读写存储介质可以包括只读存储器、随机存取存储器、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读写存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。

综上所述，本申请提供基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法、系统、终端及介质，本申请的方法包括：建立燃油喷嘴的三维模型；对所述燃油喷嘴的三维模型进行增材制造工艺仿真以获得燃油喷嘴仿真模型；对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析以获得变形特征；基于所述燃油喷嘴仿真模型采用数值模拟方法进行流体力学仿真，以获得所述燃油喷嘴仿真模型的雾化性能预测结果；基于所述变形特征和雾化性能预测结果采用优化算法进行优化分析以获得优化参数，并根据所述优化参数对所述燃油喷嘴仿真模型进行优化设计。本申请结合燃油喷嘴的性能预测、结构特征以及增材制造过程对成型结果的影响进行分析以实现对燃油喷嘴的优化设计，从而大大降低优化结构设计的时间成本。所以，本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法，其特征在于，包括：

建立燃油喷嘴的三维模型；

对所述燃油喷嘴的三维模型进行增材制造工艺仿真以获得燃油喷嘴仿真模型；对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析以获得变形特征；

基于所述燃油喷嘴仿真模型采用数值模拟方法进行流体力学仿真，以获得所述燃油喷嘴仿真模型的雾化性能预测结果；

基于所述变形特征和雾化性能预测结果采用优化算法进行优化分析以获得优化参数，并根据所述优化参数对所述燃油喷嘴仿真模型进行优化设计。

2.根据权利要求1所述的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法，其特征在于，对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析以获得变形特征的具体过程包括：

对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析，以获取所述燃油喷嘴仿真模型的工艺参数；

将所述工艺参数与所述燃油喷嘴的三维模型的尺寸参数进行比较分析，以获得所述燃油喷嘴的三维模型在增材制造工艺仿真过程中产生的变形特征。

3.根据权利要求1所述的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法，其特征在于，基于所述变形特征和雾化性能预测结果采用优化算法进行优化分析以获得优化参数，并根据所述优化参数对所述燃油喷嘴仿真模型进行优化设计的具体过程包括：

对所述变形特征进行优化设计，以获取优化后的燃油喷嘴仿真模型；

对所述优化后的燃油喷嘴仿真模型进行流体力学仿真，以获得所述优化后的燃油喷嘴仿真模型的雾化性能预测结果；

重复上述迭代优化过程，采用优化算法进行优化分析，直到满足预设目标要求，以获得优化参数，完成对所述燃油喷嘴仿真模型的优化设计。

4.根据权利要求3所述的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法，其特征在于，所述采用优化算法进行优化分析，直到满足预设目标要求，以获得优化参数的过程包括：

采用优化分析算法分析所述变形特征与所述雾化性能预测结果之间的关系，并根据预设目标要求，以判断出所述变形特征中的关键变形特征；

对所述关键变形特征进行优化设计以确定优化参数。

5.根据权利要求3所述的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法，其特征在于，对所述变形特征进行优化设计包括：倒圆、补偿以及增大悬垂角中的任一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法，其特征在于，所述优化算法包括：敏感度分析、梯度分析中的任一种或多种的组合。

7.一种基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计系统，其特征在于，包括：

三维模型构建模块，用于建立燃油喷嘴的三维模型；

工艺仿真模块，用于对所述燃油喷嘴的三维模型进行增材制造工艺仿真以获得燃油喷嘴仿真模型；对所述燃油喷嘴仿真模型进行分析以获得变形特征；

流体力学仿真模块，用于基于所述燃油喷嘴仿真模型采用数值模拟方法进行流体力学仿真，以获得所述燃油喷嘴仿真模型的雾化性能预测结果；

优化设计模块，用于基于所述变形特征和雾化性能预测结果采用优化算法进行优化分析以获得优化参数，并根据所述优化参数对所述燃油喷嘴仿真模型进行优化设计。

8.根据权利要求7所述的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计系统，其特征在于，所述系统中的优化设计模块具体用于：

对所述变形特征进行优化设计，以获取优化后的燃油喷嘴仿真模型；

对所述优化后的燃油喷嘴仿真模型进行流体力学仿真，以获得所述优化后的燃油喷嘴仿真模型的雾化性能预测结果；

重复上述迭代优化过程，采用优化算法进行优化分析，直到满足预设目标要求，以获得优化参数，完成对所述燃油喷嘴仿真模型的优化设计。

9.一种电子终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电子终端执行如权利要求1至6中任一项所述的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的基于增材制造技术的燃油喷嘴加工设计方法。