薄膜吹塑过程中,冷却系统一直是限制薄膜实现高产量的因素,同时冷却气流会对薄膜的稳定性及最终的产品质量造成影响。风环作为冷却系统的核心部件,以往的研究主要集中在出口区域,且根据经验与试错法进行结构改进的效率较低,成本较高。本文建立了冷却风环内流结构设计流程,开展了以下工作:针对冷却风环内流结构设计所面临的问题,本文重新设计了风环内流结构优化流程与数据传递路径,对三种常用的前处理方法进行了分析,基于代理模型与样本更新准则形成模型动态更新的高效全局优化流程。通过正交试验分析了风环腔体结构对空气流动均匀性的影响。腔体结构使用参数化方法生成,试验发现尾宽和风环高度是影响流动均匀性的主要因素,将气流周向均匀性和腔体容积的线性加权作为目标对风环腔体进行优化,结果表明当进口区域与尾部区域面积相当,且尾部区域宽高比接近1时,风环的气流均匀性较好。为了降低风环内部流道对空气流动的阻力,本文对流道轮廓进行了优化设计。基于自由变形技术编写网格变形程序,以系统压降为目标对风环流道轮廓进行优化,结果表明弯道处空气的加速流动导致了损耗的增加,形成扩压段有助于降低流道风阻。风环唇口状态严重影响薄膜附近空气流动形式。本文基于无限插值原理编写了网格自动重构程序,以膜面附近风速均值和膜面压力变化的线性加权作为目标对唇口进行优化,结果显示优化后的风环唇口改变了气流到达膜面的方式,在保持同等冷却效率的同时,降低了气流对膜面的冲击。基于上述研究,本文建立了优化的冷却风环内流结构,试制了优化前后的风环模型,并通过测量风环周向出风速度大小与薄膜表面压力分布,进行了对比验证。试验结果与仿真分析结果吻合,验证了本文提出的优化设计方法的可靠性与有效性。