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调压器复合膜片的数值模拟与开发

作　者: 张昊
导　师: 马建伟；陈韶娟
学　校: 青岛大学
专　业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: 调压器膜片复合材料有限元建模 CFD
分类号: TU996.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 32次
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内容摘要

本文首先分析了燃气调压器及其膜片的工作原理,确定了膜片的调压性能主要与主膜片及平衡膜片的有效面积变化有关,本文应用MATLAB从理论上分析了膜片有效面积和阀口开口幅度之间的关系,为后期的膜片有限元模拟和调压器的数值模拟奠定了基础。为了能精确模拟调压器内的流场变化,本文针对意大利进口的NORVAL630型燃气调压器,运用CAD软件UG建立了该型号燃气调压器以及试验系统各个部件的三维立体模型,运用Hypermesh对其进行几何清理、结构优化和网格划分,再利用CFD专业前处理器软件GAMBIT进行边界条件和流体特性的设定,采用CFD软件FLUENT进行不同工况下的该型号燃气调压器的运行模拟,得到了关于各压力面上的大量数据,并通过观察模拟场图,证实了本文模拟的可行性。本文采用逆向工程技术用激光扫描出调压器膜片的点云图,采用逆向软件Imageware处理点云生成曲面,导入UG中生成实体,得到了调压器膜片精确的实体模型。本文第六章用Umat对机织复合材料本构方程进行了编程,导入在有限元模拟软件Abaqus中,采用流水静力学单元模拟了调压器膜片的工作状况,得出了膜片在调压过程中的有效面积变化,并通过子模型技术,提高了分析结果的精度。通过调整CFD数值模拟条件,结合膜片有效面积变化,得出了膜片精确的调压特性曲线,并通过调压器试验验证了本文模拟的有效性。最后预测了具有优良稳压性能的膜片所具有的材料属性,为膜片材料的选用提供了参考。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章绪论  6-14
  1.1 选题的背景  6
  1.2 课题的目的、意义及前期准备工作  6-8
  1.3 国内外研究状况  8-10
  1.4 本文主要研究内容及特点  10-14
第二章燃气调压器原理及其膜片设计  14-24
  2.1 燃气调压器的工作原理  14-16
  2.2 燃气调压器膜片结构  16-22
  2.3 结论  22-24
第三章调压器模型的建立及CFD前处理  24-32
  3.1 CFD综述  24-25
  3.2 调压器三维模型的建立  25-28
  3.3 模型的优化处理及网格划分  28-31
  3.4 结论  31-32
第四章基于FLUENT的调压器数值模拟  32-44
  4.1 FLUENT数值计算软件包介绍  32
  4.2 基于Gambit的边界条件定义  32-33
  4.3 基于FLUENT的调压器数值模拟  33-42
  4.4 结论  42-44
第五章复合膜片的逆向建模  44-50
  5.1 反求法综述  44-45
  5.2 基于imageware的膜片逆向工程  45-48
  5.3 基于UG的膜片实体建模  48
  5.4 结论  48-50
第六章复合膜片工作状态的有限元模拟  50-62
  6.1 有限元法及Abaqus概述  50-51
  6.2 膜片有限元分析模型的简化  51-53
  6.3 复合膜片的Umat材料子程序  53
  6.4 基于Abaqus的复合膜片有限元分析  53-58
  6.5 输出结果分析  58-59
  6.6 膜片优化模拟  59-60
  6.7 结论  60-62
第七章数值结果分析验证  62-68
  7.1 调压器力学模型  62-64
  7.2 数值模拟计算调整  64-65
  7.3 Navol调压器膜片静压特性曲线  65-66
  7.4 实验验证  66-67
  7.5 结论  67-68
第八章调压器膜片的开发  68-76
  8.1 材料属性对膜片调压特性的影响  68-71
  8.2 调压器膜片的二次开发  71-75
  8.3 结论  75-76
第九章结论  76-78
参考文献  78-81
攻读学位期间的研究成果  81-82
致谢  82-84

调压器复合膜片的数值模拟与开发

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