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空气雾化涂料喷枪喷涂流场仿真及特性研究

作　者: 刘国雄
导　师: 刘昊
学　校: 浙江大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 雾化涂料喷枪流场计算流体力学测试台
分类号: TQ639.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 55次
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内容摘要

喷嘴雾化,是将液体通过喷嘴喷射到气体介质中,使之分散并碎裂成小颗粒液滴的过程。喷嘴雾化技术广泛应用于工业领域和人们的日常生活中。其中,空气雾化涂料喷枪是一种应用于汽车制造业,家居制造业等的喷涂工具。经过多年的研究和发展,国外对喷枪的设计技术已经比较成熟,其产品在国内的价格也必将昂贵,而我国在这方面的发展相对缓慢,基本上是仿制国外的产品,迫切需要设计理论和方法的指导。对此,本课题总结了国内外喷枪的发展现状与趋势和喷枪喷涂流场的研究现状,通过计算流体力学技术,对喷枪的喷涂流场进行建模和仿真计算,并分析了不同参数下流场的特性变化,同时设计和建设了实验测试台对喷枪的喷涂压力进行测试。通过以上的研究,可以给喷枪的设计,尤其是喷嘴的设计,提供一些有用的方法和建议。本论文主要分为四个章节：第一章是本文的绪论部分,主要介绍了空气雾化涂料喷枪的发展现状与趋势,概括了喷枪喷涂流场的研究现状,提出了本课题的研究目标和主要研究内容；同时还简单介绍了计算流体力学和Fluent软件的概况。第二章首先介绍了喷嘴雾化机理和喷枪的基本结构与工作原理,接着讨论了喷枪喷涂纯气体流场仿真计算涉及的基本方程,建立仿真模型进行计算,最后对不同参数下的仿真结果进行比较和分析。第三章讨论了喷枪喷涂气液两相的仿真计算模型,并建立模型进行计算,最后对仿真结果进行了分析。第四章提出了基于对喷涂表面进行压力扫描并再现的实验方案,设计和建设了喷枪喷涂压力场扫描测试台,并将测试结果与仿真结果进行对比,论证仿真模型的有效性。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第1章绪论  9-17
  1.1 研究背景与意义  9-15
    1.1.1 空气雾化涂料喷枪的发展现状与趋势  10-12
    1.1.2 喷枪喷涂流场国内外研究现状与进展  12-13
    1.1.3 计算流体力学与FLUENT简介  13-15
  1.2 课题的研究目标与主要研究内容  15-17
    1.2.1 研究目标  15-16
    1.2.2 课题的主要研究内容  16-17
第2章喷枪喷涂气体流场仿真计算  17-39
  2.1 喷枪基本工作原理  17-20
    2.1.1 喷嘴雾化机理  17-18
    2.1.2 喷枪的基本结构和工作原理  18-20
  2.2 喷枪喷涂气体流场计算模型  20-25
    2.2.1 基本方程  20-21
    2.2.2 可压流动的基本方程  21-22
    2.2.3 湍流模型  22-25
  2.3 喷枪喷涂气体流场仿真计算  25-29
    2.3.1 设定控制域  25-26
    2.3.2 网格划分  26-28
    2.3.3 仿真方法  28-29
    2.3.4 边界条件和其他参数设定  29
  2.4 仿真结果及分析  29-38
    2.4.1 不同扇面控制压力下仿真结果及分析  29-34
    2.4.2 中心雾化孔直径及涂料喷嘴直径取不同值时的仿真结果及分析  34-36
    2.4.3 喷嘴喇叭口夹角α取不同值时的仿真结果及分析  36-38
  2.5 本章小结  38-39
第3章喷枪喷涂气液两相流场仿真计算  39-58
  3.1 喷枪喷涂气液两相流场计算模型  39-49
    3.1.1 Euler-Lagrange模型  40-43
    3.1.2 壁面液膜模型(Wall-Film Model)  43-49
  3.2 喷枪喷涂气液两相流场仿真计算  49-52
    3.2.1 离散相的仿真方法  49
    3.2.2 离散相的初始条件设定  49-51
    3.2.3 边界条件和其他参数设定  51-52
  3.3 仿真结果及分析  52-57
    3.3.1 连续相的仿真结果及分析  52-54
    3.3.2 离散相的仿真结果及分析  54-57
  3.4 本章小结  57-58
第4章喷枪喷涂压力试验测试  58-68
  4.1 实验方案的提出及实现  58-62
    4.1.1 基于末端压力场扫描再现方案的喷涂流场实验原理  58-59
    4.1.2 实验装置的设计及建设  59-62
  4.2 测试结果与仿真结果比较分析  62-66
  4.3 问题喷枪的测试  66-67
  4.4 本章小结  67-68
第5章总结与展望  68-70
  5.1 全文总结  68
  5.2 研究展望  68-70
参考文献  70-73

空气雾化涂料喷枪喷涂流场仿真及特性研究

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