一种基于仿生学原理的汽车发动机排气歧管设计方法

摘要

本发明公开了一种基于仿生学原理的汽车发动机排气歧管设计方法，包括以下步骤：根据人体肺气管树结构图像，提取肺气管的边缘结构及横截面图，得到肺气管的三维边缘轮廓及横截面曲线；得到二维肺气管外轮廓及横截面图；提取人体肺气管结构树的特征参数；根据人体肺气管结构树特征参数设计排气歧管第一级分支参数；根据人体肺气管树分支结构的递归迭代性与统计自相似性，将参数设计方法应用于仿生排气歧管的每一个分支结构；根据汽车发动机缸体的出口距离和分布情况，将仿生排气歧管的各个进口分别延长至发动机的排气出口，得到完整的仿生排气歧管模型。本发明填补了现有技术的空白，使得更具优越性的仿生排气歧管的设计简易可行。

主权项

1.一种基于仿生学原理的汽车发动机排气歧管设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据人体肺气管树结构图像，提取肺气管的边缘结构及横截面图，得到肺气管的三维边缘轮廓及横截面曲线；步骤2、根据步骤1得到的三维边缘轮廓及横截面曲线，得到二维肺气管外轮廓及横截面图；步骤3、从步骤2得到的二维肺气管外轮廓及横截面图中提取人体肺气管结构树的特征参数：分支管径比肺气管壁厚与内径比分支角等于θ₁和θ₂的和，其中，r₁表示第1级支气管中较小一支的内半径，r₂表示第1级支气管中较大一支的内半径，b表示肺气管壁厚，d表示肺气管内径，θ₁表示半径为r₁的支气管与肺气管夹角，θ₂表示半径为r₂的支气管与肺气管夹角；步骤4、根据人体肺气管结构树特征参数设计排气歧管第一级分支参数：步骤4a、根据给定的排气歧管第1级分支管中较小一支的入口内径D₁，由分支管径比p，计算排气歧管的出口内径D：D＝D₁/p²，以及排气歧管第1级分管支中较大一支的入口内径D₂：D₂＝D₁/p；步骤4b、计算排气歧管的管壁B：步骤4c、令排气歧管分支角等于肺气管结构树分支角，θ＝θ₁+θ₂，并且排气歧管的第一级分支管中的两个入口分支角度分别对应等于θ₁和θ₂；步骤5、根据人体肺气管树分支结构的递归迭代性与统计自相似性，将上述步骤3至步骤4所述参数设计方法应用于排气歧管的每一个分支结构，得到排气歧管各级分支管的入口内径以及分支角度；步骤6、根据汽车发动机缸体的出口距离和分布情况，将排气歧管的各个入口分别对应延长至发动机的排气出口，得到完整的排气歧管模型。