基于ANSYS热分析炉均温场模拟及优化

发布时间：2017-10-22 14:29

  本文关键词：基于ANSYS热分析炉均温场模拟及优化

  更多相关文章： 热分析炉 ANSYS CFX 温度场 均匀性 优化

【摘要】：热分析炉是热分析仪器的核心部件,为测量物质的物理性质与温度关系提供必需的工作环境。其温度场均匀性关系到热分析仪器的检测准确性,通过优化热分析炉结构以及气氛流量等参数提高温度场均匀性,已成为提高热分析仪器精度的工作重点。因热分析炉结构复杂、均温性影响因素众多,导致实验研究难度大、成本高以及周期长。论文以热分析炉为研究对象,采用ANSYS软件对炉体温度场进行模拟及优化研究,为热分析仪的研制提供理论依据和实践指导。论文主要工作内容如下:1、建立了热分析炉体及炉内气氛的物理及数学模型,进行非结构化网格划分,运用流体有限元分析软件ANSYS CFX,采用流固耦合方法,在热分析炉工作在气氛流量30m L/min、升温速率10℃/min的条件下,模拟了炉内工作室的非稳态温度场,温度云图显示在炉中心及支座位置具有较差的温度分布。2、根据热分析炉对均温场的要求,选择热分析炉均温区具有代表性的四个点作为温度场温度分布规律的验证点。实验温度测试分别在热分析炉工作在50℃、100℃、300℃、600℃的温度下进行,将测试结果与该四点在相同条件下的模拟计算值比较,二者温度分布规律相同,证明模型的正确性。3、对热分析炉工作在不同气氛流量、不同升温速率、不同炉内支架材料、不同间距支座下的温度场分别进行了模拟研究,总结了气氛流量、升温速率、支架材料、支座间距对热分析炉温度场均匀性影响的规律。综合以上因素,选择25m L/min的气氛流量、8℃/min的升温速率、铝支架材料和12mm间距支座,对热分析炉温度场进行数值模拟,在整个温度量程内,工作区温度均匀性由原条件下的0.39℃提高到现条件下的0.22℃,温度场整体温度也得到提高。
【关键词】：热分析炉 ANSYS CFX 温度场 均匀性 优化
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH703
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-22
• 1.1 论文研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究概况14-20
• 1.2.1 热分析仪炉体的研究现状14-17
• 1.2.2 温度场均匀性测试方法17-19
• 1.2.3 温度场模拟的研究概况19-20
• 1.3 论文主要研究内容及创新点20-21
• 1.4 本章小结21-22
• 2 热分析炉结构及均温场影响因素22-28
• 2.1 热分析仪的构成及指标22-23
• 2.2 热分析炉结构及工作原理23-25
• 2.2.1 热分析炉结构23
• 2.2.2 热分析炉气氛通道23-24
• 2.2.3 热分析炉热流检测支架24-25
• 2.3 热分析炉均温场影响因素25-27
• 2.3.1 仪器结构因素25-26
• 2.3.2 实验工况26-27
• 2.3.3 样品因素27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 热分析炉温度场模拟28-42
• 3.1 ANSYS软件的应用28
• 3.2 热分析炉模型的建立28-32
• 3.3 网格划分32-34
• 3.4 域的设置34-35
• 3.5 固体域及流体域边界条件35-37
• 3.6 求解设置与结果分析37-41
• 3.7 本章小结41-42
• 4 热分析炉温度场实验设计与验证42-48
• 4.1 实验方案的设计42-43
• 4.2 热分析炉温度场实验43-46
• 4.2.1 温度传感器标定实验43-45
• 4.2.2 热分析炉温度场测试实验45-46
• 4.3 实验结论分析与模型验证46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 5 热分析炉温度场均匀性的优化研究48-60
• 5.1 气氛流量对温度场影响的模拟分析48-50
• 5.2 升温速率对温度场影响的模拟分析50-53
• 5.3 支架材料对温度场影响的模拟分析53-54
• 5.4 支座间距对温度场影响的模拟分析54-56
• 5.5 热分析炉温度场均匀性优化结果56-59
• 5.6 本章小结59-60
• 6 结论与展望60-62
• 6.1 结论60
• 6.2 展望60-62
• 参考文献62-65
• 作者简历65

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本文编号：1078804