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机车空气净化器风流模拟与结构优化

作　者: 张一
导　师: 柳静献
学　校: 东北大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: CFD 机车空气过滤器模拟阻力
分类号: U264.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 47次
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内容摘要

空气净化器是电力机车上一个核心部件,是机车散热冷却和防止粉尘冲刷磨损保证。对于高集成度的机车而言,通过结构优化来降低过滤器阻力是未来机车设计追求的方向。本为以此为方向,有较高的使用价值。本文从流体力学基本理论分析出发,研究了稳态不可压缩流体的CFD方法,通过软件进行建模,确定了机车过滤器模型的建立手段；针对折角和管帏过滤器的4种典型结构为对象,确定了合适的边界条件,并建立其几何模型,通过网格划分,对过滤器的风流进行了系统的模拟。给出了速度场、压力场、流线等详细信息。在结果分析基础上,还对产品的阻力进行了结构优化；在实验室中,对4种典型过滤器进行了实际的性能测试,数据表明,模拟结果和实际测试有较好的吻合性,证明模拟的正确性。在4种典型的过滤器中,折角过滤器的阻力优于管帏过滤器,条缝宽度为18mm的折角过滤器结构最优,建议在机车上采用。风流模拟的方法对传统行业尤其是机车设计行业有极大的指导意义,建议推广使用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章引言  10-16
  1.1 研究背景  10
  1.2 国内外关于计算流体力学的研究现状  10-14
  1.3 机车过滤器研究  14
  1.4 本文研究的目的、内容和意义  14-16
第二章 CFD数值模拟  16-32
  2.1 CFD数值模拟的相关理论  16-21
    2.1.1 计算流体力学控制方程  16-20
    2.1.2 流体力学方程的简化形式  20
    2.1.3 CFD的求解过程  20-21
  2.2 建模和网格生成  21-27
    2.2.1 结构网格生成技术  22-23
    2.2.2 非结构网格生成技术  23-25
    2.2.3 混合网格生成技术  25-26
    2.2.4 复杂外形网格生成  26-27
  2.3 数值计算  27-32
    2.3.1 离散化概述  27-28
    2.3.2 确定数值求解方法  28-29
    2.3.3 确定求解模型  29
    2.3.4 设置边界条件  29-31
    2.3.5 设置求解控制参数  31
    2.3.6 流场迭代计算  31-32
第三章机车空气净化器数值模拟与优化  32-88
  3.1 机车空气净化器简介  32-35
    3.1.1 一级空气净化器的结构  32-35
    3.1.2 空气净化器的技术指标  35
  3.2 过滤器几何建模  35-39
    3.2.1 折角式空气净化器  35-37
    3.2.2 管帏式空气净化器  37-39
  3.3 网格文件生成  39-41
    3.3.1 折角式空气净化器  39-40
    3.3.2 管帏式空气净化器  40-41
  3.4 边界条件  41
  3.5 模拟结果与分析  41-76
    3.5.1 模拟结果图的物理意义  41-44
    3.5.2 速度场  44-51
    3.5.3 压力场  51-75
    3.5.4 结果分析  75-76
  3.6 对折角式空气净化器的结构优化  76-88
    3.6.1 工程几何建模和残差显示  76-78
    3.6.2 速度场  78-80
    3.6.3 压力场  80-88
第四章空气净化器实验研究  88-94
  4.1 折角式空气净化器  88-91
    4.1.1 实验目的  88
    4.1.2 实验装置  88-89
    4.1.3 实验方案  89-90
    4.1.4 实验数据与结果  90-91
  4.2 管帏式空气净化器  91-92
  4.3 对比结果分析  92-94
第五章结论  94-95
参考文献  95-99
致谢  99

机车空气净化器风流模拟与结构优化

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