[发明专利]一种基于流场分析的割草车刀片节能优化设计方法及割草车刀片

权利要求书

1.一种基于流场分析的割草车刀片节能优化设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，初始方案的流场计算：采用FLUENT软件对原始刀片进行流场分析，根据分析结果输出刀片在工作时的表面速度分布图、压力分布图以及刀片主轴上所承受的扭矩图；

步骤2，制定优化方案：根据步骤1得到的速度分布图、压力分布图以及刀片主轴上所承受的扭矩图分析刀片是否有能够改进的地方，在此基础上拟定目标优化方案，对刀片进行目标优化，得到理想的刀片形状；

步骤3，刀片优化设计集成：在三维软件中建立刀片及流场的参数化模型和参数更新的批处理文件，导入Gambit软件中进行网格划分，并输出网格文件和Gambit命令流文件，导入Fluent软件中进行计算，保存计算结果和Fluent命令流文件；

步骤4，集成优化：根据目标优化的结果结合在三维软件中修改进行刀片形状，并将修改后的刀片再次进行网格划分和流场分析，分析割草车刀片表面速度分布、压力分布以及刀片主轴上的扭矩情况；并将该方案与原始刀片进行对比，比较主轴上扭矩大小，判断是否节能，得出优劣；

步骤5，实验验证：将优化方案用到实车上进行实车实验，检验实际情况是否达到节能效果，并与原始数据进行对比，最终得出节能效率。

2.根据权利要求1所述的基于流场分析的割草车刀片节能优化设计方法，其特征在于：所述步骤2中，对割草车刀片进行目标优化，得到理想的割草车刀片形状的具体步骤为：

(1)构造优化目标：假设第i块刀片上扭矩为mi，每一块刀片上扭矩所占权重为ωi，总的扭矩为M，则目标函数写成：

最小化：

上式中，n为刀片总数；

(2)设定约束条件以及边界条件：假设刀刃处最小速度为Vmin，刀片表面最大压力为Pmax，则有约束：

边界条件则与原始刀片进行流场分析的边界条件相同；

(3)施加与原始刀片分析时相同的载荷进行目标的拓扑优化。

3.一种割草车刀片，其特征在于：包括两个刀片本体(1)，两个刀片本体(1)之间通过连接部分(1)连接，且两个刀片本体(1)关于连接部分(1)的中心对称；所述刀片本体(1)的一侧设置有刀刃(3)，另一侧向上方折弯、延伸形成翼片(4)，所述翼片(4)为梯形。

4.根据权利要求3所述的割草车刀片，其特征在于：所述翼片(4)为直角梯形，其直角边位于刀片本体(1)末端。

5.根据权利要求3所述的割草车刀片，其特征在于：所述翼片(4)的折弯角为42°。

6.根据权利要求3所述的割草车刀片，其特征在于：所述翼片(4)和刀片本体(2)之间的过度部分(5)为圆角过度。

7.根据权利要求3所述的割草车刀片，其特征在于：所述翼片(4)端部两侧的翼片尖部(6)为圆角。