發(fā)布時(shí)間：2017-04-27 05:06

  本文關(guān)鍵詞：翅片管換熱過(guò)程數(shù)值模擬及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本文將理論分析、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究三種方法相結(jié)合，以采用切削—擠壓復(fù)合成形新工藝加工的翅片管為研究對(duì)象，對(duì)其換熱過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 對(duì)翅片管的換熱過(guò)程進(jìn)行理論分析，提出了翅片管換熱分析中采用的理論模型，并對(duì)有限元模擬中遇到的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行處理。這些方法主要有：(1)為了便于建立模型并提高計(jì)算速度，對(duì)于實(shí)際工程中采用的長(zhǎng)徑比特別大的換熱管采取截取有限長(zhǎng)度的方法并建立二維對(duì)稱簡(jiǎn)化模型；(2)提出采取保留冷流體入口端，截取有限長(zhǎng)度的方法施加載荷；(3)適當(dāng)延長(zhǎng)翅片管的出口端和入口端，以便獲得穩(wěn)定工況的數(shù)值解。 利用ANSYS有限元程序?qū)Τ崞軗Q熱器的換熱過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，確定了換熱過(guò)程中翅片管的溫度場(chǎng)和熱流量梯度分布狀況，對(duì)翅片管換熱器的多組分流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，給出了逆流和順流兩種情形下翅片管結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)換熱效果的影響規(guī)律，并利用ANSYS提供的優(yōu)化技術(shù)編寫(xiě)程序?qū)Τ崞苓M(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，為其今后在工業(yè)中的設(shè)計(jì)及使用提供了重要依據(jù)。 結(jié)合實(shí)驗(yàn)方法對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行研究，表明數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較吻合。因此，數(shù)值模擬技術(shù)是研究傳熱學(xué)問(wèn)題理想而又有效的手段。
【關(guān)鍵詞】：切削-擠壓復(fù)合成形 翅片管換熱器 有限單元法 數(shù)值模擬 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ANSYS
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類(lèi)號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 1 緒論9-18
• 1.1 本課題的研究背景9-14
• 1.1.1 換熱器9-11
• 1.1.2 翅片管換熱器的研究狀況11-12
• 1.1.3 數(shù)值傳熱學(xué)的興起與發(fā)展12
• 1.1.4 散熱器整體肋管制造技術(shù)12-14
• 1.2 課題來(lái)源及其研究意義14-15
• 1.3 分析工具與研究方法15-16
• 1.3.1 有限單元法15
• 1.3.2 有限元分析軟件ANSYS15-16
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 2 翅片管傳熱理論模型18-30
• 2.1 流動(dòng)與傳熱控制方程18-23
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程(連續(xù)性方程)18-19
• 2.1.2 動(dòng)量守恒方程19-22
• 2.1.3 能量守恒方程22-23
• 2.1.4 控制方程的通用形式23
• 2.2 控制方程的離散化23-25
• 2.3 翅片管傳熱理論模型25-29
• 2.4 本章小節(jié)29-30
• 3 翅片管傳熱過(guò)程的有限元模型30-41
• 3.1 計(jì)算方程30-33
• 3.2 插值函數(shù)與形狀函數(shù)33-36
• 3.3 單元積分計(jì)算36-38
• 3.3.1 內(nèi)部單元和第一類(lèi)邊界單元的積分計(jì)算36-38
• 3.3.2 第三類(lèi)邊界單元的積分計(jì)算38
• 3.4 有限單元的總體合成38-39
• 3.5 本章小節(jié)39-41
• 4 有限元分析41-52
• 4.1 ANSYS傳熱分析模塊FLOTRAN CFD41-42
• 4.1.1 FLUID141單元41-42
• 4.1.2 FLOTRAN分析的主要步驟42
• 4.2 耦合傳熱問(wèn)題的數(shù)值計(jì)算42-44
• 4.2.1 耦合傳熱問(wèn)題42-43
• 4.2.2 耦合傳熱問(wèn)題的數(shù)值解法43-44
• 4.3 建立模型和計(jì)算44-47
• 4.3.1 充分發(fā)展對(duì)流換熱44
• 4.3.2 翅片管的結(jié)構(gòu)參數(shù)44-46
• 4.3.3 翅片管換熱器46-47
• 4.3.4 翅片管換熱器幾何模型47
• 4.4 網(wǎng)格的劃分47-48
• 4.5 邊界條件的處理48
• 4.6 載荷的施加48-50
• 4.7 設(shè)置材料特性50
• 4.8 求解50-51
• 4.8.1 設(shè)置迭代次數(shù)和松弛因子50
• 4.8.2 收斂監(jiān)測(cè)50-51
• 4.8.3 參數(shù)化編程求解51
• 4.9 本章小節(jié)51-52
• 5 計(jì)算結(jié)果與數(shù)據(jù)處理52-64
• 5.1 數(shù)值計(jì)算結(jié)果52-54
• 5.1.1 逆流情況下數(shù)值計(jì)算結(jié)果52-53
• 5.1.2 順流情況下數(shù)值計(jì)算結(jié)果53-54
• 5.2 實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果54-56
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原理54-55
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)比55-56
• 5.3 誤差分析56
• 5.4 數(shù)據(jù)分析與處理56-57
• 5.4.1 流體的溫度場(chǎng)分布56-57
• 5.4.2 翅片管徑向熱流量梯度57
• 5.5 翅片管結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)換熱效果的影響57-60
• 5.5.1 翅片間距對(duì)換熱效果的影響57-59
• 5.5.2 翅片高度對(duì)換熱效果的影響59
• 5.5.3 翅片厚度對(duì)換熱效果的影響59-60
• 5.6 優(yōu)化結(jié)果60
• 5.7 基于有限元法的翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化60-63
• 5.7.1 ANSYS的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法60-61
• 5.7.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟61-62
• 5.7.3 翅片管結(jié)構(gòu)優(yōu)化62-63
• 5.8 本章小節(jié)63-64
• 6 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 工作總結(jié)64-65
• 6.2 研究展望65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 附錄72-83
• 附錄1. 水的物性表72-73
• 附錄2. 有限元程序73-77
• 附錄3. 實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果77-78
• 附錄4. 優(yōu)化程序78-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文83

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 張來(lái);杜小澤;楊立軍;馮麗麗;楊勇平;;開(kāi)孔矩形翅片橢圓管流動(dòng)與換熱特性的數(shù)值研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2006年06期

2 李鋒平;劉金祥;陳曉春;徐穩(wěn)龍;;空氣處理設(shè)備動(dòng)態(tài)換熱特性分析[J];流體機(jī)械;2011年01期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 李平;高壓給水加熱器溫度場(chǎng)及流場(chǎng)的CAE分析研究[D];上海交通大學(xué);2007年

2 余美玲;新型開(kāi)架式內(nèi)螺旋管汽化器的數(shù)值模擬和優(yōu)化[D];華南理工大學(xué);2012年

3 李文瀧;圓形外翅片管強(qiáng)化換熱性能分析與模擬[D];東北大學(xué);2010年

4 溫明霞;一種吸收空氣中微量SO_2氣體凈化器的研發(fā)[D];華南理工大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：329958