基于CFD自动售货机内流场和结构优化的研究

发布时间：2017-05-20 11:21

  本文关键词：基于CFD自动售货机内流场和结构优化的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自动售货机内温度的分布不仅影响物品的存储,而且对能耗有较大的影响。特别是当人们生活品质逐渐的提高,对食品的要求越来越高,如何在满足用户需求的同时而又减少能耗,是本课题研究的主要意义。而影响温度分布的主要因素是气流的均匀性,均匀的气流组织可有效地消去存储物品的热量,同时也保证了箱内温度的均匀性。 本文采用理论分析和数值计算相结合的方法,对售货机内部气流组织的流动进行了研究。首先根据计算流体力学的理论给出了三维模型的控制方程,运用有限体积法和二阶迎风格式对微分方程进行了离散化,并选择了Realizable k-ε双方程的湍流模型和SIMPLE算法确定了离散方程的求解算法。根据上述理论就建立了描述该售货机的数学模型。 根据所建立的数学模型,运用商用CFD软件Fluent进行了内部流场的仿真计算。通过对原始方案模型模拟结果的分析和讨论,找出了影响气流分布不均的因素,主要是每层货架背后用于固定电机的挡板阻碍了气流的进入,同时由于售货机内部空间有限,气流容易与箱体形成贴附射流,影响了气流的扩散。综合考虑了售货机内部气流的影响因素后,根据工程中常用的均匀送风方案,提出了三种改进方式：条缝型送风方案、孔板型送风方案、百叶窗型送风方案。 利用仿真模拟的手段对三种改进后自动售货机的模型进行了可行性的分析。首先通过理论计算的方式对每种方案的出风口和风道进行了详细的设计,然后通过数值计算的方式对三种改进方式应用到售货机上的方案进行了模拟仿真,结果表明,保证绝对的送风均匀性是很难实现的,不论哪种方案只能保证相¨对的均匀。三种方案中经过改进的条缝型送风方案更能满足送风均匀性的要求。
【关键词】：自动售货机 CFD 流场 均匀送风 结构优化
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH692.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 符号说明7-10
• 绪论10-14
• 第一章 自动售货机内部结构和制冷原理简介14-19
• 1.1 自动售货机内部结构概述14-15
• 1.2 制冷方式15-17
• 1.2.1 售货机采用的制冷装置和原理15-16
• 1.2.2 售货机的冷藏方式16-17
• 1.3 空气射流17-18
• 1.3.1 空气射流的分类17
• 1.3.2 空气射流的特性17-18
• 1.3.3 贴附射流18
• 本章小结18-19
• 第二章 数学计算模型的建立19-37
• 2.1 计算流体力学概述19-20
• 2.1.1 计算流体力学的工作步骤20
• 2.2 流体动力学控制方程20-24
• 2.2.1 基本控制方程20-21
• 2.2.2 湍流控制方程21-22
• 2.2.3 湍流模型22-24
• 2.3 计算区域的离散24-28
• 2.3.1 网格生成技术24-26
• 2.3.2 离散化方法26-27
• 2.3.3 ICEM CFD简介27-28
• 2.4 控制方程的离散28-31
• 2.4.1 离散格式28-29
• 2.4.2 二阶迎风格式下的离散方程29-31
• 2.5 离散方程的求解31-36
• 2.5.1 流场数值解法概述31-32
• 2.5.2 SIMPLE 算法32-35
• 2.5.3 代数方程的求解方法35
• 2.5.4 代数方程组迭代求解的终止判据35-36
• 本章小结36-37
• 第三章 原始模型内部流场模拟37-48
• 3.1 Fluent软件的概述37
• 3.2 物理模型的建立及简化37-39
• 3.3 网格的划分39
• 3.4 模型的假设39-40
• 3.5 计算步骤及相关设置40-42
• 3.6 计算结果收敛判断42-43
• 3.7 空箱模型流场计算结果分析43-47
• 本章小结47-48
• 第四章 自动售货机结构优化设计48-71
• 4.1 均匀送风原理48-51
• 4.2 条缝型送风方案在自动售货机中的应用51-62
• 4.2.1 条缝型风道的设计计算51-55
• 4.2.2 风道数值模拟55-56
• 4.2.3 条缝送风数值模拟结果56-62
• 4.3 孔板送风方案在自动售货机上的应用62-65
• 4.3.1 全面孔板送风的设计计算62-64
• 4.3.2 孔板送风数值模拟结果64-65
• 4.4 百叶窗送风方案在自动售货机上的应用65-69
• 4.4.1 N点风口模型的简介65-66
• 4.4.2 百叶窗送风方案的设计66-67
• 4.4.3 百叶送风数值模拟结果67-69
• 本章小结69-71
• 结论和展望71-73
• 参考文献73-75
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文75-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：381497