随着我国进入老龄化社会,老年人的日常卫生护理问题越发突出,尤其是作为最重要日常护理之一的洗澡。研制个人卫生护理机器人,可减轻护理人员的劳动强度,提高老年人的生存质量,越发显得重要。基于流场数值模拟的浴舱结构优化设计是个人卫生护理机器人研究的重要内容。本文在对个人卫生护理机器人整体结构和功能进行充分分析的基础上,进行了浴舱的三维CAD设计,根据浴舱的结构及进出水流与人体表面相互作用形式的不同,确定了浴舱洗浴的四种水循环模式,在对浴舱及人体计算模型进行合理的简化后,建立了四种循环模式下有限空间内的人-浴舱的CFD计算模型,通过对三维流场进行数值模拟计算,得到了各种水流循环模式作用下人体近表面的速度分布图、进水口的迹线图及人体近表面不同速度对应面积的比例分布图,在时间和空间上定量给出了浴舱内人体周围流场变化的数值解,确定了浴舱的最佳洗浴模式。结合CFD仿真结果和优化设计理论,以多学科优化软件iSIGHT为平台,建立了基于计算流体力学的浴舱-人体DOE(正交实验设计)优化模型,对浴舱进行了结构优化计算,对优化后的浴舱结构进行流体计算分析,得到的优化结果与优化前进行对比分析。结果表明,优化设计在满足人体舒适度的同时,提高了浴舱洗浴效果,进出水口布局也更加合理,对浴舱总体结构设计和洗浴模式研究提供理论依据。根据浴舱-人体有限空间的流场仿真和优化结果,进行了浴舱总体结构设计,包括:浴舱、护理座椅、进舱辅助机构、自动洗头机构的设计和外观造型设计,研制出了适合老年人使用的个人卫生护理机器人浴舱样机。