本文關(guān)鍵詞：板式換熱器的流動與傳熱分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：板式換熱器作為一種通用的工業(yè)設備,因其傳熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊、易拆洗等優(yōu)點在化學、化工、制冷、食品、制藥等多個工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛地運用。然而,板式換熱器的流道形狀復雜,疊放方式多種多樣,長期以來,對其研究只停留在實驗和經(jīng)驗基礎(chǔ)上,缺乏預見性;其次,板式換熱器的板體、橫梁及螺栓的強度直接影響換熱器的工作范圍和使用壽命。因此,利用計算機軟件分析板式換熱器流道內(nèi)流體的流動與傳熱狀況以及整體結(jié)構(gòu)的強度是一種節(jié)約成本,提高效率的有效途徑。本文以某公司板式換熱器DN32系列作為研究對象,借助流體力學分析軟件Fluent和結(jié)構(gòu)分析軟件Ansys對板式換熱器進行了流動與傳熱分析以及整體結(jié)構(gòu)分析,并且在Isight集成平臺下對整體進行了優(yōu)化設計。本論文的主要研究內(nèi)容有:(1)基于板式換熱器流動與傳熱的機理,通過UG構(gòu)建板式換熱器冷熱雙流道計算模型,并進行網(wǎng)格劃分,以Fluent為平臺,選取標準k-ε湍流模型和SIMPLE算法對冷熱雙流道進行了三維數(shù)值模擬,分析得到了冷熱雙流道的溫度場分布、壓力場分布以及速度場分布,同時將數(shù)值計算結(jié)果與實際情況做對比,驗證了計算的準確性。此外,本文還研究了不同流體速度對板式換熱器流道換熱能力與壓降的影響,為選擇最優(yōu)流體速度提供了參考。(2)在螺栓預緊力作用和流體作用力下,對板式換熱器整體結(jié)構(gòu)進行了有限元分析,分析得出整體結(jié)構(gòu)和各組件的變形情況以及等效應力分布情況,得到板式換熱器受力的普遍規(guī)律,為板式換熱器的結(jié)構(gòu)開發(fā)和優(yōu)化設計提供了參考依據(jù)。(3)為了獲得改良的板式換熱器結(jié)構(gòu),在Fluent和有限元分析的基礎(chǔ)上結(jié)合多學科集成優(yōu)化平臺Isight對整體結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設計研究。通過編制一系列命令流文件和批處理文件自動驅(qū)動結(jié)構(gòu)模型的裝配、網(wǎng)格的劃分、數(shù)值分析以及顯示結(jié)果,并結(jié)合NLPQL梯度優(yōu)化算法,在滿足性能約束和尺寸約束的前提下得到整體結(jié)構(gòu)的最優(yōu)解,對整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計具有較高的指導意義。
【關(guān)鍵詞】：板式換熱器 數(shù)值分析 Ansys分析 Isight集成 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-20
• 1.1 研究背景和意義13-14
• 1.2 板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點及換熱原理14-15
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 板式換熱器流體力學分析現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 板式換熱器結(jié)構(gòu)力學分析現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 基于Isight的集成優(yōu)化研究現(xiàn)狀17
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容17-20
• 第2章 數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)及方法20-31
• 2.1 數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)20-26
• 2.1.1 數(shù)值模擬研究20
• 2.1.2 流體流動的物理特性20-21
• 2.1.3 湍流模型和離散格式21-24
• 2.1.4 基本控制方程24-26
• 2.2 數(shù)值計算方法26-30
• 2.2.1 物理模型26-27
• 2.2.2 網(wǎng)格的劃分27-28
• 2.2.3 邊界條件的處理28-29
• 2.2.4 數(shù)值求解設置29
• 2.2.5 收斂方案的選擇29-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 第3章 流體在波紋板間的流動與傳熱分析31-44
• 3.1 評價板式換熱器性能的基本方法31-32
• 3.2 流體對流換熱分析32-33
• 3.2.1 強制對流換熱33
• 3.2.2 混合對流換熱33
• 3.3 冷熱雙流道的數(shù)值模擬結(jié)果分析33-38
• 3.3.1 溫度場分析33-35
• 3.3.2 壓力場分析35-37
• 3.3.3 速度場分析37-38
• 3.4 流體入.速度對流道換熱與壓降的影響38-42
• 3.4.1 流體入.速度對流道換熱的影響38-41
• 3.4.2 流體入.速度對流道壓降的影響41-42
• 3.4.3 最優(yōu)流體速度的選擇42
• 3.5 總傳熱系數(shù)和壓降的計算42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第4章 板式換熱器整體結(jié)構(gòu)的有限元分析44-55
• 4.1 有限元在結(jié)構(gòu)分析中應用44-45
• 4.1.1 有限元法概述44-45
• 4.1.2 有限元分析的基本步驟45
• 4.2 板式換熱器整體結(jié)構(gòu)模型的建立45-47
• 4.2.1 模型生成的方法46
• 4.2.2 板式換熱器有限元模型的建立46-47
• 4.3 有限元計算結(jié)果及分析47-54
• 4.3.1 計算結(jié)果47-49
• 4.3.2 結(jié)果分析49-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 板式換熱器的優(yōu)化設計55-69
• 5.1 板式換熱器的多目標優(yōu)化設計55-56
• 5.2 板式換熱器的優(yōu)化模型56-59
• 5.2.1 優(yōu)化參數(shù)57-58
• 5.2.2 約束條件58-59
• 5.2.3 優(yōu)化目標59
• 5.3 優(yōu)化算法的選擇59-60
• 5.4 基于Isight的集成優(yōu)化流程的建立60-68
• 5.4.1 構(gòu)建Isight集成優(yōu)化平臺60-61
• 5.4.2 集成UG61-63
• 5.4.3 集成Ansys63-66
• 5.4.4 優(yōu)化結(jié)果及分析66-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第6章 結(jié)論與展望69-71
• 參考文獻71-74
• 致謝74

【參考文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 佘虎君;管殼式換熱器的傳熱研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];沈陽工業(yè)大學;2012年

  本文關(guān)鍵詞：板式換熱器的流動與傳熱分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：371774