迷宫密封结构参数化设计及有限元分析研究

发布时间：2017-08-21 09:00

  本文关键词：迷宫密封结构参数化设计及有限元分析研究

  更多相关文章： 迷宫密封 参数化设计 泄漏量 结构优化 分析研究

【摘要】：往复式压缩机具有热效率高、压力范围广、适应能力强等优点,被广泛应用于石油化工领域。往复式压缩机的效率与活塞和气缸之间的密封结构密切相关。因此,如何提高密封质量,降低活塞与气缸间的泄漏量就成为十分关键的问题。迷宫密封作为一种非接触密封,其加工成本低、性能可靠稳定,近几年被普遍应用在往复式压缩机上。但是,往复式压缩机的制造属于单件或者小批量,产品间型号差异大;迷宫密封结构参数多,分析优化时间长。因此,如何在较短的设计周期内提高迷宫密封性能,就成为迷宫密封结构优化研究领域的一个重要课题。本文以参数化设计理论为指导思想,流体力学基本方程为理论依据,Pro/Engineer、FLUENT6.3和Access2007等软件为研究工具,开展迷宫密封结构参数优化的分析研究,具体研究方法如下:1.针对传统试验方法每次改变单一变量,导致试验误差大的问题,采用同时改变两个变量的方法,研究试验目标(泄漏量)同时受两个变量作用的变化情况。2.针对迷宫密封结构参数多,数值模拟试验周期长的问题,通过正交试验设计方法对迷宫密封结构参数进行分组;使用Pro/Engineer软件提供的Pro/PROGRAM参数化设计工具,将模型的各个尺寸参数化。只需在Pro/Engineer界面中输入空腔具体尺寸值,即可快速生成新模型,节约建模时间。3.将第2步得到的迷宫空腔模型分别导入Gambit前处理软件中,对各迷宫空腔模型进行网格划分和边界条件设定;然后将网格文件导入到FLUENT6.3中进行数值模拟,分析压力云图、速度矢量图和湍流动能云图的变化规律,并得到压力出口泄漏量的数值。4.针对传统优化方法只考虑数值模拟试验的不足,将数值模拟结果、理论公式计算和极差分析相结合,分析泄漏量的变化趋势和变化原因,并指出密封结构参数的最优结果。第3步和第4步是课题的核心内容,也是研究工作的重点。5.将最优结构参数输入到Access2007数据库中,并建立一个与数据表和查询相对应的窗体。设计人员只需通过查询窗体输入查询条件,就可以查询出对应型号往复式压缩机迷宫密封的最优结构参数。
【关键词】：迷宫密封 参数化设计 泄漏量 结构优化 分析研究
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH45;TH136
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-26
• 1.1 课题的背景及意义13-14
• 1.2 压缩机概述14-18
• 1.2.1 压缩机的分类14-15
• 1.2.2 压缩机的结构15-16
• 1.2.3 往复式压缩机的主要参数和性能指标16-17
• 1.2.4 往复式压缩机未来发展方向17-18
• 1.3 PRO/ENGINEER参数化理论18-20
• 1.3.1 国内外CAD技术的发展情况18-19
• 1.3.2 国内外参数化设计的发展情况19-20
• 1.4 迷宫密封理论20-23
• 1.4.1 迷宫密封的机理20-21
• 1.4.2 迷宫密封的类型21-22
• 1.4.3 迷宫密封的特点22
• 1.4.4 迷宫密封的研究历程22-23
• 1.5 数据库应用23-25
• 1.5.1 数据库基本知识23-24
• 1.5.2 Access数据库24-25
• 1.6 课题研究的主要内容25
• 1.7 本章小结25-26
• 第2章 试验设计和迷宫密封结构参数化设计研究26-38
• 2.1 试验设计概述26-28
• 2.1.1 试验设计简介26
• 2.1.2 试验设计的基本概念26-28
• 2.2 正交试验设计理论28
• 2.3 基于正交设计的试验分组28-30
• 2.4 迷宫密封空腔模型的建立30-32
• 2.5 PRO/ENGINEER参数化设计的研究方法32-33
• 2.6 利用PRO/PROGRAM创建空腔模型的具体步骤33-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第3章 迷宫密封和数值模拟的基础理论38-44
• 3.1 流体力学的基本原理38-40
• 3.1.1 流体的基本性质38-39
• 3.1.2 流体的连续介质模型39
• 3.1.3 流体流动的分类及描述方法39-40
• 3.2 多变量函数40
• 3.3 计算流体力学（CFD）40-41
• 3.4 CFD软件简介41
• 3.5 泄漏量的理论计算方法41-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第4章 基于FLUENT的数值模拟分析研究44-52
• 4.1 网格划分及边界条件设定44-45
• 4.1.1 网格简介44-45
• 4.1.2 网格生成的通用方法45
• 4.2 数值模拟的基本参数设定45-48
• 4.3 数值模拟结果48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 数值模拟结果分析和最优结构参数确定52-86
• 5.1 同时改变密封齿数和密封间隙52-57
• 5.1.1 数值模拟结果52-55
• 5.1.2 数值模拟结果分析55-57
• 5.2 同时改变密封齿数和空腔深宽比57-60
• 5.2.1 数值模拟结果57-59
• 5.2.2 数值模拟结果分析59-60
• 5.3 同时改变密封齿数和进出.压力比60-64
• 5.3.1 数值模拟结果60-63
• 5.3.2 数值模拟结果分析63-64
• 5.4 同时改变密封间隙和空腔深宽比64-67
• 5.4.1 数值模拟结果64-66
• 5.4.2 数值模拟结果分析66-67
• 5.5 同时改变密封间隙和进出.压力比67-70
• 5.5.1 数值模拟结果67-70
• 5.5.2 数值模拟结果分析70
• 5.6 同时改变空腔深宽比和进出.压力比70-73
• 5.6.1 数值模拟结果70-72
• 5.6.2 数值模拟结果分析72-73
• 5.7 试验数据的极差分析73-81
• 5.7.1 三角形齿极差分析73-76
• 5.7.2 梯形齿极差分析76-78
• 5.7.3 矩形齿极差分析78-81
• 5.7.4 极差分析的结论81
• 5.8 经验公式计算结果分析81-84
• 5.9 数值模拟、极差分析和理论公式计算的综合比较84-85
• 5.10 本章小结85-86
• 第6章 最优密封结构参数查询功能的开发86-91
• 6.1 参数存储和查询的必要性86
• 6.2 ACCESS2007简介86-87
• 6.3 ACCESS2007数据库创建87-90
• 6.3.1 数据表的创建87-88
• 6.3.2 创建查询88-89
• 6.3.3 创建窗体89-90
• 6.4 本章小结90-91
• 结论91-94
• 参考文献94-98
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研结果98-99
• 致谢99-100

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 潘瑞芳;主流数据库性能比较及数据库构架分析[J];浙江传媒学院学报;2005年01期

2 刘有军;迷宫密封的湍流增阻[J];机械工程学报;2004年05期

3 郭振;;压缩机十字头衬套装卸器在检修中的应用[J];化肥工业;2013年01期

4 董玉德,谭建荣,赵韩;基于约束参数化的设计技术研究现状分析[J];中国图象图形学报;2002年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 廖晶;部分填充圆形钢管混凝土桥墩抗震性能研究[D];沈阳建筑大学;2011年

2 朱高涛;迷宫式压缩机泄漏特性的分析[D];南京航空航天大学;2006年

3 张晓萌;PET混凝土的制备与力学性能的分析[D];山东大学;2013年

，

本文编号：711956