發(fā)布時間：2017-05-20 18:03

  本文關鍵詞：高壓氧艙內流體流動的數(shù)學模型的建立及其有限元分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了降低高壓氧艙內的噪聲和更快速地設計高壓氧艙,本文建立了高壓氧艙的數(shù)學模型。本文使用矢通量分裂計算格式數(shù)值計算求解了高壓氧艙流場中流體流動的守恒型狀態(tài)方程。并輔助以初始條件、邊界條件、網(wǎng)格劃分和時間步長等計算要素,得到了流場中從開始流動到流動接近停止的各個時間步各參數(shù)的瞬態(tài)分布情況。通過對數(shù)據(jù)的圖形展示,可以得出流動的流速變化規(guī)律、激波的位置、壓強和溫度的變化情況等信息。接著,本文把數(shù)值計算的結果和實驗結果進行了對比,發(fā)現(xiàn)二者吻合度較高。由此證明了數(shù)值計算定性地研究流場的變化趨勢的可行性。同時,本文對高壓氧艙流場使用FLUENT軟件進行了仿真分析。并把分析的結果和先前的數(shù)值計算的結果進行了比較�？梢园l(fā)現(xiàn)二者的分析結果基本一致。然后,本文對高壓氧艙模型進行了簡化,使用噴管模型計算出高壓氧艙模型處在完全亞聲速工況時應當滿足的出入口的壓強比值。再后來,本文對高壓氧艙的管道的摩擦性對流動的影響進行了分析。最后,本文對高壓氧艙內噪聲的來源、降噪的方法進行了討論。
【關鍵詞】：矢通量分裂格式 高壓氧艙 流場計算 CFD 仿真 放氣實驗 噪聲
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH789;TB115
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 高壓氧艙簡介8-9
• 1.1.1 高壓氧艙的類型8
• 1.1.2 醫(yī)用空氣加壓氧艙設備的基本組成8-9
• 1.1.3 醫(yī)用空氣加壓氧艙設備的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9
• 1.2 高壓氧艙在設計及使用方面所面臨的問題與不足9-10
• 1.2.1 高壓氧艙在工作時會產生噪聲9-10
• 1.2.2 高壓氧艙的設計工作效率低10
• 1.3 氣體動力學的研究現(xiàn)狀10
• 1.4 計算流體力學的現(xiàn)狀、不足以及應用情況10-14
• 1.4.1 計算流體力學的現(xiàn)狀10-11
• 1.4.2 計算流體力學現(xiàn)在存在的不足11-12
• 1.4.3 計算流體力學一些最新發(fā)展成果和應用12-14
• 1.4.3.1 CFD的一些新進展12
• 1.4.3.2 CFD的一些新的應用成果12-14
• 1.5 本課題的目的、意義和研究方法14-16
• 1.5.1 研究的目的14-15
• 1.5.2 研究的意義15
• 1.5.3 研究方法15-16
• 2 本論文用到的流體力學、空氣動力學和計算流體力學知識16-26
• 2.1 流體力學部分16-22
• 2.1.1 一些基本概念16-17
• 2.1.2 流體運動基本方程17-20
• 2.1.2.1 氣體的狀態(tài)方程17-18
• 2.1.2.2 常比熱容完全氣體的熱力學關系式18
• 2.1.2.3 粘性流動方程（納威-斯托克斯方程）18-19
• 2.1.2.4 無粘流動方程（歐拉方程）19-20
• 2.1.3 關于守恒型方程和非守恒型方程的評述20
• 2.1.4 不同類型偏微分方程的一般特性：對流體力學物理和計算的影響20-21
• 2.1.5 守恒型方程的雅克比21-22
• 2.2 空氣動力學部分（一些基本概念）22-23
• 2.3 計算流體力學的離散化基礎23-26
• 2.3.1 離散化方法的分類23
• 2.3.2 有限差分簡介23-24
• 2.3.3 顯示和隱式算法：評述和對比24
• 2.3.4 誤差及穩(wěn)定性分析24
• 2.3.5 網(wǎng)格劃分簡介24-25
• 2.3.6 迎風格式25-26
• 3 高壓氧艙的數(shù)學模型26-58
• 3.1 數(shù)學模型26-33
• 3.1.1 物理簡化模型26-27
• 3.1.2 流動的控制方程27
• 3.1.3 控制方程的雅克比矩陣27-28
• 3.1.4 矢通量分裂格式28-31
• 3.1.5 網(wǎng)格的劃分31
• 3.1.6 初始條件的設定31-32
• 3.1.7 邊界條件的處理32-33
• 3.1.7.1 入流邊界條件32
• 3.1.7.2 壁面邊界條件32
• 3.1.7.3 特殊的網(wǎng)格點32-33
• 3.1.8 時間步長的計算33
• 3.2 數(shù)學模型的計算結果33-38
• 3.3 實驗研究38-42
• 3.3.1 PLC控制系統(tǒng)39-41
• 3.3.1.1 SIMATIC CPU226CN AC/DC/繼電器39-40
• 3.3.1.2 模件技術指標40
• 3.3.1.3 上位機技術指標40-41
• 3.3.1.4 現(xiàn)場控制網(wǎng)技術指標41
• 3.3.1.5 系統(tǒng)擴展性41
• 3.3.1.6 PLC控制系統(tǒng)基本配置41
• 3.3.2 變送器及傳感器41-42
• 3.3.2.1 壓力傳感器41-42
• 3.3.2.2 變送器及傳感器基本配置42
• 3.4 數(shù)學模型計算結果與實驗結果的分析與對比42-46
• 3.5 關于提高數(shù)學模型計算精度的討論46-47
• 3.5.1 MacCormack格式46-47
• 3.5.2 數(shù)值耗散與人工粘性47
• 3.5.3 在MacCormack格式中加入人工粘性47
• 3.6 艙體與儲氣瓶內的壓強比值和超音速流動之間的關系47-51
• 3.6.1 管道的主要物理特性和解析解48-49
• 3.6.2 管道在各種壓比下的工況49-51
• 3.6.2.1 管.正激波工況50-51
• 3.6.2.2 喉部為臨界截面亞聲速流工況51
• 3.7 管道的摩擦對流動的影響51-54
• 3.7.1 最大管長52-53
• 3.7.2 摩擦擁塞53-54
• 3.8 產生噪聲的原因分析及其避免方法54-55
• 3.8.1 噪聲原因分析54-55
• 3.8.1.1 流速過大產生的噪聲54
• 3.8.1.2 流動產生的激波發(fā)出噪聲54
• 3.8.1.3 其他可能的原因54-55
• 3.8.2 降低以及消除噪聲的方法55
• 3.9 本章小結55-58
• 4 CFD仿真分析58-84
• 4.1 各種CFD軟件的簡介與評論58-61
• 4.1.1 PHOENICS58
• 4.1.2 STAR-CD58-59
• 4.1.3 STAR-CCM+59
• 4.1.4 CFX59-60
• 4.1.5Fluent60-61
• 4.2 Fluent軟件的功能簡介61-62
• 4.2.1 FLUENT計算類型及應用領域61
• 4.2.2 FLUENT求解步驟61-62
• 4.2.2.1 制定分析方案61
• 4.2.2.2 求解步驟61-62
• 4.3 湍流模型62-63
• 4.4 高壓氧艙流場的fluent仿真分析63-82
• 4.4.1 用GAMBIT建立計算區(qū)域，劃分網(wǎng)格和設置邊界條件63-69
• 4.4.1.1 文件的創(chuàng)建及求解器的選擇63-64
• 4.4.1.2 創(chuàng)建控制點64-65
• 4.4.1.3 創(chuàng)建邊65
• 4.4.1.4 創(chuàng)建面65-67
• 4.4.1.5 劃分網(wǎng)格67-68
• 4.4.1.6 指定邊界條件68-69
• 4.4.1.7 輸出網(wǎng)格文件69
• 4.4.2 使用FLUENT軟件計算69-75
• 4.4.2.1 啟動FLUENT及網(wǎng)格的導入70-71
• 4.4.2.2 設置求解器及操作條件71
• 4.4.2.3 物理模型的設定71-72
• 4.4.2.4 材料性質設定72
• 4.4.2.5 邊界條件的設定72-74
• 4.4.2.6 求解控制參數(shù)設定74-75
• 4.4.2.7 求解設定75
• 4.4.3 計算結果后處理75-82
• 4.5 本章小結82-84
• 5 結論、不足與展望84-88
• 5.1 結論84-85
• 5.2 不足之處85
• 5.3 展望85-88
• 致謝88-90
• 參考文獻90-94

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃杰;;高壓氧艙治療噪聲的測量與分析[J];中國醫(yī)學裝備;2013年05期

  本文關鍵詞：高壓氧艙內流體流動的數(shù)學模型的建立及其有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：382372