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基于TRIZ的风扇降噪创新设计及仿真分析

作 者: 苏泽潭
导 师: 徐志刚
学 校: 山东大学
专 业: 机械电子工程
关键词: TRIZ 创新设计 风扇降噪 CFD数值模拟
分类号: TB535
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 84次
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内容摘要


本文主要是在研究TRIZ理论的基础上,提出了解决发明问题的一般流程;分析了不同的系统问题应该应用TRIZ中何种原理或方法来解决,对创新软件进行需求分析,得到了E-R图、数据流图、用例图和构件图,搭建了软件的框架。以风扇降噪为例,对风扇进行系统分析,找出风扇在转动过程中提高转速以及降低噪声这一主要矛盾,在2003矛盾矩阵中分析得出7个发明原理,然后又对风扇系统进行物质—场分析以及在效应库中查找相关专利,对风扇进行创新设计以降低其噪声,最终得出16种创新设计的风扇模型。为了验证所得模型的降噪效果,对风扇进行CFD模拟。在UG中建立风扇的模型并生成.stp格式文件,将其导入GAMBIT中进行网格的划分和设定边界条件,最后在fluent中设定求解器和求解方式等各种参数进行噪声的模拟。整个模拟过程分为两大部分:流场模拟和声场模拟,分别得出风扇的流量以及噪声。通过对改变单一因素的风扇方案的模拟结果进行对比可以得到这一因素对风扇性能的影响,从中选择可以增大风量降低噪声的因素进行优化组合,为创新设计提供依据,得到最终的创新方案。通过模拟分析得到打孔、锯齿、导风槽、高尔夫球面这几种因素对风扇性能的影响,并分别指出最终四种创新方案的优缺点。

全文目录


目录  5-8
CONTENTS  8-11
摘要  11-12
ABSTRACT  12-13
第1章 绪论  13-21
  1.1 课题研究的背景及意义  13-14
  1.2 TRIZ和CFD的国内外研究现状  14-19
    1.2.1 TRIZ理论的国内外研究现状  14-18
    1.2.2 风扇噪声以及CFD模拟国内外研究现状  18-19
  1.3 主要研究内容及组织结构  19-21
第2章 TRIZ和风扇噪声理论  21-35
  2.1 风扇噪声理论  21-26
    2.1.1 风扇噪声的分类  21-23
    2.1.2 风扇噪声的表示方法  23-26
  2.2 TRIZ的概述  26-33
    2.2.1 矛盾矩阵建模  27-30
    2.2.2 物质—场建模  30-31
    2.2.3 基于本体论的知识建模  31-33
  2.3 本章小结  33-35
第3章 基于TRIZ的问题分析流程及噪声CFD模拟  35-51
  3.1 问题分析的流程  35-41
    3.1.1 模型的建立  35-36
    3.1.2 TRIZ理论中的问题解决方法  36-38
    3.1.3 基于TRIZ理论的数字化创新软件的需求分析  38-41
  3.2 风扇CFD数值模拟方法  41-49
    3.2.1 风扇的流场模拟方法  41-46
    3.2.2 风扇的声场模拟方法  46-49
  3.3 应用FLUENT进行噪声模拟的流程  49-50
  3.4 本章小结  50-51
第4章 风扇降噪创新设计及试验方法  51-67
  4.1 应用矛盾矩阵进行创新设计  51-55
  4.2 应用物—场分析对风扇进行创新设计  55-59
    4.2.1 模型的建立  55
    4.2.2 通过第1级或第2级方法解决  55-57
    4.2.3 通过第5级方法简化  57-59
  4.3 风扇的CFD实验  59-65
    4.3.1 风扇CFD建模  59-60
    4.3.2 划分网格与边界区域的设定  60-62
    4.3.3 流场参数设定及仿真结果  62-64
    4.3.4 声场参数设定及仿真结果  64-65
  4.4 本章小节  65-67
第5章 风扇方案的仿真结果分析  67-85
  5.1 叶片数目的影响  67-69
  5.2 等厚扇叶风扇性能的比较  69-77
    5.2.1 叶形对风扇的影响  69-70
    5.2.2 转速对风扇的影响  70-71
    5.2.3 锯齿对风扇的影响  71-72
    5.2.4 轮毂对风扇的影响  72-74
    5.2.5 小孔对风扇的影响  74-76
    5.2.6 综合比较各种方案的性能  76-77
  5.3 翼型对风扇的影响  77-79
  5.4 导风槽对风扇的影响  79-81
  5.5 高尔夫球面对风扇的影响  81-82
  5.6 创新方案的产生  82-83
  5.7 本章小结  83-85
结论与展望  85-87
  结论  85-86
  展望  86-87
参考文献  87-93
致谢  93-94
学位论文评阅及答辩情况表  94

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 振动、噪声及其控制 > 振动和噪声的控制及其利用
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