基于三维动网格的高温蒸汽增压泵速度场特性研究

发布时间：2017-05-12 22:12

  本文关键词：基于三维动网格的高温蒸汽增压泵速度场特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高温高压蒸汽在工程实际中有广泛用途，如食品膨化、烟草生产等。而蒸汽增压泵，作为高温高压蒸汽的重要来源，在工程中有很重要的作用。但与国外相比，国内目前在蒸汽泵的研制方面，所做的工作还比较少；现有国产蒸汽泵产品普遍存在增压不足、运转不稳定等问题。 本文旨在蒸汽泵研制阶段的CAE仿真方面做一些工作，即数字样机仿真过程。本文从蒸汽泵介质的CFD分析入手，求解泵运转时蒸汽介质的流场分布，如速度场、温度场等，进而为从流固耦合角度分析蒸汽泵关键部件的性能提供基础性的仿真参考。本文首先对一种现有的活塞式蒸汽泵的气缸组件做了适当优化设计，利用集CAD/CAM/CAE功能与一体的大型工程软件Unigraphics对气缸组件进行了3D部件建模；之后将模型导入ANSYS最新开发的，整合了Fluent、ICEM CFD等模块的Workbench平台进行前处理，并从平台内部导入Fluent进行流场分析。在流场分析过程中，为了能更准确地模拟蒸汽泵的真实工况，本文在蒸汽介质的CFD分析中引入了共轭传热、边界条件变换及三维动网格，并采用了稳态、瞬态分析相结合的方式；在Fluent中模拟气门启闭时，本文采用了较为折中的方式，即用铺层动网格加事件定义的方法替代了网格重构方法；用阀口边界条件的变换而不是UDF来模拟气门运动，规避了3D动网格负体积问题并在一定程度上实现了计算精度与计算成本的平衡。 综上所述，在成功进行流体场仿真后，，本文能为蒸汽泵在研制阶段的数字样机仿真试验提供一些新的参考，进而为后续的试制及量产后的持续优化改进提供可借鉴的理论基础。
【关键词】：高温蒸汽增压泵 三维动网格 速度场 温度场
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH38
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题来源与研究意义10
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 研究意义10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-13
• 1.2.1 往复泵结构设计方法研究现状10-12
• 1.2.2 数值模拟方法国内外现状及应用12-13
• 1.3 存在的问题13-14
• 1.4 研究内容及研究方案14-16
• 1.4.1 研究内容14
• 1.4.2 研究方案14-16
• 第2章 高温蒸汽增压泵工作原理与三维建模16-31
• 2.1 往复泵简介16-17
• 2.2 活塞式高温蒸汽增压泵结构原理17-20
• 2.2.1 活塞式高温蒸汽增压泵总布置结构17-18
• 2.2.2 气缸组件结构18-19
• 2.2.3 气缸总成工作原理19-20
• 2.3 增压组件三维建模20-30
• 2.3.1 引言20
• 2.3.2 UG NX 4.0 简介20-22
• 2.3.3 活塞连杆组件22-25
• 2.3.4 排气阀组件25-28
• 2.3.5 缸体组件28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 增压组件三维动网格划分31-50
• 3.1 几何模型导入31-32
• 3.2 流体域提取32-37
• 3.3 固体域优化处理37-39
• 3.4 静网格划分39-45
• 3.4.1 流体域的网格划分39-42
• 3.4.2 固体域网格划分42-43
• 3.4.3 全局网格质量检测43-45
• 3.5 动网格划分45-48
• 3.5.1 动网格生成方法45-46
• 3.5.2 Fluent 中动网格具体实现46-48
• 3.6 本章小结48-50
• 第4章 高温蒸汽增压泵速度场研究50-61
• 4.1 配置 MS VC++与 Intel MPI50-51
• 4.2 稳态求解前处理设置51-53
• 4.3 高温蒸汽稳态速度场特性53-55
• 4.4 高温蒸汽瞬态速度场特性55-60
• 4.5 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65

【参考文献】

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  本文关键词：基于三维动网格的高温蒸汽增压泵速度场特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：360985