气动量仪的参数优化设计

发布时间：2017-04-09 14:19

  本文关键词：气动量仪的参数优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 气动测量系统以其测量精度高、测量力小,对被测工件有自洁作用、测量精度保持性好、抗干扰能力强等优点而被广泛应用于零件检测。但是由于喷嘴尺寸较小,且基于此小尺寸的空气射流情况复杂,背压差压式气动测量中主、测喷嘴孔径等参数的配比选择一直是个难点问题。而主、测喷嘴的孔径配比又对测量的量程和灵敏度有巨大影响,因此优化气动测量中的主、测喷嘴孔径等参数对于气动测量来说意义重大。过去的通常做法是通过大批量加工和实验的方法加以确定。 本文在充分研究气动测量和空气动力学的理论基础上,尝试建立三维模型,并通过FLUENT流体仿真软件对气动测量装置的气路结构及喷嘴进行了仿真计算。通过可视化仿真结果显示了气动测量装置工作过程中空气流动变化状态,验证了实验装置的可行性,并通过对模型参数的调整,重复仿真获得不同主、测喷嘴的孔径配比的结果,进而根据结果找到其规律,优化参数设计。 根据需要,设计了实验装置和实验方法,加工相应尺寸主、测喷嘴。通过大量实验,验证了仿真计算结果的正确性。证明通过对主、测喷嘴孔径参数的优化改善了气动测量装置,特别是喷嘴挡板机构的性能。该方法提高了气动测量参数选择的效率,同时,气路的仿真结果对后续气动测量装置的设计工作具有借鉴意义。 本文研究的课题由国防军工计量“十五”计划重点项目“球径球度高准确度测量技术研究”支持。
【关键词】：气动测量 喷嘴挡板 FLUENT 参数优化
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH863
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 致谢8-16
• 第一章 绪论16-20
• 1.1 课题来源及研究意义16-17
• 1.1.1 课题来源16
• 1.1.2 技术指标16
• 1.1.3 课题研究内容及意义16-17
• 1.2 国内外研究现状17-18
• 1.3 课题研究方法18-19
• 1.3.1 气动测量参数优化设计机理研究18
• 1.3.2 气动测量测试系统机构的研究18-19
• 1.4 气动测量的特点19-20
• 第二章 气动测量的基本原理20-26
• 2.1 压力式气动测量的基本原理20-23
• 2.1.1 气动测量分类20
• 2.1.2 背压式气动测量基本原理20-22
• 2.1.3 差压式气动测量基本原理22-23
• 2.2 气动测量的流体动力学基础23-26
• 2.2.1 连续性方程和流量不变方程23-24
• 2.2.2 音速与马赫数24-25
• 2.2.3 层流与湍流25-26
• 第三章 气动测量参数设计26-38
• 3.1 气动测量气路工况计算26-30
• 3.1.1 工况Ⅰ27-29
• 3.1.2 工况Ⅱ29
• 3.1.3 工况 III29-30
• 3.1.4 工况Ⅳ30
• 3.2 喷嘴挡板机构计算30-34
• 3.2.1 喷嘴挡板机构的形成30-31
• 3.2.2 平行喷嘴挡板机构的特性31-34
• 3.3 气动测量气路参数设计34-38
• 3.3.1 喷嘴内径的选择34
• 3.3.2 喷嘴长度的选择34
• 3.3.3 喷嘴外径的选择34-35
• 3.3.4 喷嘴参数的选择35-38
• 第四章 流体软件仿真与参数优化设计38-55
• 4.1 FLUENT 软件介绍38-39
• 4.1.1 软件组成38
• 4.1.2 软件协同关系及操作流程38-39
• 4.2 FLUENT 仿真计算39-46
• 4.2.1 模型建立与网格划分39-43
• 4.2.2 条件设置与仿真运算43-46
• 4.3 计算结果与参数优化设计46-55
• 4.3.1 静压图46-47
• 4.3.2 总压图47-49
• 4.3.3 速度场49-50
• 4.3.4 流场图50-52
• 4.3.5 仿真结果总结52-55
• 第五章 实验验证55-71
• 5.1 实验装置与方法55-57
• 5.1.1 总体实验装置55
• 5.1.2 喷嘴挡板实验装置55-56
• 5.1.3 实验方法56-57
• 5.2 软件设计57-59
• 5.2.1 压力采集程序57-59
• 5.2.2 数据拟合程序59
• 5.3 数据处理59-64
• 5.3.1 核成分分析应用于特征抽取59-61
• 5.3.2 含有核回归模型的反馈神经网络61-63
• 5.3.3 传感器输出校正处理63-64
• 5.4 实验结果及结论64-67
• 5.4.1 主喷嘴与测量喷嘴尺寸相同情况64-65
• 5.4.2 主喷嘴与测量喷嘴尺寸不相同情况65-67
• 5.4.3 结论67
• 5.5 误差分析67-71
• 5.5.1 气源压力波动引起的误差67-68
• 5.5.2 仪器测量方程的非线性误差68-69
• 5.5.3 测量温度误差69
• 5.5.4 电气误差69-70
• 5.5.5 结果总误差70-71
• 第六章 研究应用与研究展望71-73
• 6.1 研究应用71
• 6.2 研究展望71-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文76-77

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘永平;聂家鹏;聂萌;;珩磨机的护板优化对测量系统的影响分析[J];机械制造;2012年01期

2 宁会峰;麻秦凡;龚俊;;双进给珩磨头小顶杆及小锥体静力学分析[J];机械制造;2012年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 徐鸿涛;珩磨工件内表面形状快速判定方法的研究[D];兰州理工大学;2011年

2 王英达;珩磨在线气动测量动态分析及工况参数对测量精度影响的研究[D];兰州理工大学;2011年

3 石俊杰;铸轧辊内部冷却水流场及轧辊温度场仿真分析[D];燕山大学;2012年

4 杜敏娟;珩磨气动测量系统中磨头测量元件优化设计[D];兰州理工大学;2012年

5 陆彬;面向微型轴承套圈内圆磨削的在线气动测量系统的研发[D];浙江大学;2013年

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本文编号：295457