永磁调速器积灰问题的数值模拟

发布时间：2017-05-13 15:02

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【摘要】：永磁调速器因其结构简单、高效节能、绿色环保、有效隔离震动等优点广泛用于泵、离心风机等旋转机械设备的调速传动。但是在运行时由于空气中灰尘以及固体颗粒的存在,使得永磁调速器内部积灰比较严重,影响永磁调速器的使用寿命。本文应用计算流体力学方法,针对结构因素对永磁调速器内单相流场以及两相流进行了数值模拟。运用ANSYS Workbench中的Design Modeler模块建立永磁调速器的模型,并借助ANSYS Fluent软件对其内流场进行仿真分析。为了研究叶片数量和结构对永磁调速器单相流场积灰的影响以及永磁调速器导体转子内部添加翅片对积灰的影响,分别构建了13种不同叶片数量和11种不同叶片角度的永磁调速器物理模型以及6种侧面添加叶片的模型和3种导体转子内部添加翅片的模型,结果表明永磁调速器永磁转子内外两侧都添加叶片以及导体转子外侧添加叶片以及内部添加和法线夹角为-30度的翅片的模型效果最好,此时永磁调速器的进出口流量达2.59kg/s,围绕着永磁调速器导体转子和永磁转子旋转的颗粒线速度最大,永磁调速器内部流场通顺,空气流体滞留死区明显减少,积灰最小。本文用数值模拟的方法研究永磁调速器内流场以及灰尘颗粒的分布状况,得到永磁体的易积灰点,便于通过改变永磁调速器的模型达到防积灰的效果,对降低永磁调速器的温度,确保永磁调速器能够在安全的温度范围工作,具有重要意义。
【关键词】：永磁调速器 积灰 数值模拟 流场
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH139
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 本文研究的目的背景及意义7-8
• 1.2 永磁传动技术8-10
• 1.2.1 永磁传动技术在国内外的发展状况8-9
• 1.2.2 永磁传动技术未来发展趋势9-10
• 1.3 永磁调速器的发展现状10
• 1.4 永磁调速器的技术特性及其应用10-11
• 1.5 吹灰技术的发展现状11-14
• 1.5.1 吹灰技术的发展背景11-12
• 1.5.2 吹灰技术的国内外发展现状12-13
• 1.5.3 本论文研究的主要内容13-14
• 第二章 永磁调速器的相关理论14-18
• 2.1 永磁调速器的结构14
• 2.2 永磁调速器的特点14-15
• 2.3 永磁调速器的工作原理15
• 2.4 永磁调速器与同类产品的性能比较15-18
• 第三章 永磁调速器的数值模拟18-26
• 3.1 计算流体动力学简介18-19
• 3.2 CFD的控制方程19-21
• 3.3 FLUENT的概述21
• 3.4 ANSYS WORKBENCH简介21-22
• 3.5 几种常见的模型22-25
• 3.5.1 欧拉模型22-23
• 3.5.2 混合模型23-24
• 3.5.3 DPM模型24-25
• 3.6 本章小结25-26
• 第四章 永磁调速器的建模以及边界条件设定26-33
• 4.1 几何模型的尺寸确定26-27
• 4.2 几何建模27
• 4.3 几何模型网格划分27-29
• 4.4 控制方程的离散化29-30
• 4.4.1 确定离散格式29-30
• 4.4.2 对压力速度耦合算法的选定30
• 4.5 模型的选择以及边界条件的设置30-32
• 4.5.1 湍流模型的选择30-31
• 4.5.2 参数设置和边界条件确定31-32
• 4.6 求解器的选定32
• 4.7 本章小结32-33
• 第五章 叶片和翅片对永磁调速器积灰的影响及优化33-48
• 5.1 辅助平面的建立33
• 5.2 对永磁调速器的封闭模型进行数值模拟33-35
• 5.3 叶片对永磁调速器积灰的影响35-45
• 5.3.1 叶片以及窗口数量对积灰的影响35-37
• 5.3.2 叶片角度对永磁调速器积灰的影响37-38
• 5.3.3 叶片方向及位置对永磁调速器积灰的影响38-45
• 5.4 翅片对永磁调速器积灰的影响45-47
• 5.5 本章小结47-48
• 第六章 永磁调速器两相的数值模拟48-52
• 6.1 两相流的数值模拟48-51
• 6.2 本章小结51-52
• 第七章 结论与展望52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58
• 攻读硕士学位期间发表的论文58-59

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本文编号：362838