本文關(guān)鍵詞：石英燈輻射加熱器熱性能分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 加熱器 數(shù)值模擬 溫度場(chǎng) 熱應(yīng)力 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

【摘要】：石英燈輻射加熱器是用來(lái)模擬飛行器與空氣摩擦?xí)r的受熱情形,由此確定機(jī)身材料強(qiáng)度能否承受氣動(dòng)加熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力。為保證石英燈加熱器的可靠運(yùn)行,本文利用數(shù)值模擬方法對(duì)其進(jìn)行了熱性能及結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析,提出了流道結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案。本文的主要研究成果如下:1.加熱器模型包含不同數(shù)量級(jí)的尺寸,這給網(wǎng)格劃分造成了困難。本文給出了多尺度模型網(wǎng)格劃分的三種方法,分別為局部網(wǎng)格加密法、結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、混合網(wǎng)格。復(fù)雜模型的網(wǎng)格劃分推薦采用混合網(wǎng)格法,該方法能在保證計(jì)算精度的前提下,盡量減小計(jì)算規(guī)模。2.通過(guò)FLUENT仿真分析獲得加熱器的溫度場(chǎng)與試驗(yàn)結(jié)果比較,結(jié)果基本吻合。在此基礎(chǔ)上,利用ANSYS Workbench平臺(tái)中的靜力結(jié)構(gòu)分析模塊對(duì)反射板進(jìn)行了熱應(yīng)力分析,結(jié)果表明反射板最大熱應(yīng)力超過(guò)其屈服強(qiáng)度。該仿真結(jié)果與試驗(yàn)過(guò)程中反射板的變形、斷裂現(xiàn)象相符。3.為使加熱器冷卻系統(tǒng)能滿足散熱需求,提出了冷板流道結(jié)構(gòu)的六種改進(jìn)方法,分別為螺旋型結(jié)構(gòu)流道、翅柱式結(jié)構(gòu)流道、串并聯(lián)結(jié)構(gòu)流道、雙S型、雙螺旋S型及梯形集管并聯(lián)結(jié)構(gòu)。對(duì)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明加熱器換熱性能得到了改善,在給定的入口條件下均能將反射板最大應(yīng)力控制在屈服強(qiáng)度以下。4.對(duì)冷卻液入口速度與溫度對(duì)換熱的影響進(jìn)行了分析,結(jié)果表明反射板的最大溫度、最大應(yīng)力及變形隨著入口速度的增加逐漸減小,當(dāng)速度增大到一定程度時(shí),下降趨勢(shì)變緩慢;而流體流動(dòng)過(guò)程中的壓力損失與上述情形相反。因此應(yīng)綜合調(diào)整冷卻液的速度和溫度,以便更好的滿足加熱器的散熱需求。
【關(guān)鍵詞】：加熱器 數(shù)值模擬 溫度場(chǎng) 熱應(yīng)力 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V216.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符號(hào)對(duì)照表12-13
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表13-17
• 第一章 緒論17-25
• 1.1 課題來(lái)源及研究意義17-18
• 1.2 液體冷卻技術(shù)研究現(xiàn)狀18-22
• 1.2.1 散熱技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)18-19
• 1.2.2 液冷技術(shù)研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.3 典型的液冷流道結(jié)構(gòu)21-22
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容22-25
• 第二章 加熱器換熱基本理論25-33
• 2.1 熱傳遞基本方式25-27
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)25-26
• 2.1.2 熱對(duì)流26-27
• 2.1.3 熱輻射27
• 2.2 對(duì)流傳熱控制方程27-29
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程28
• 2.2.2 動(dòng)量守恒方程28
• 2.2.3 能量守恒方程28-29
• 2.3 熱設(shè)計(jì)基本原則29-31
• 2.3.1 熱設(shè)計(jì)基本要求29-30
• 2.3.2 液冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第三章 加熱器熱仿真平臺(tái)33-47
• 3.1 加熱器物理模型33-35
• 3.2 加熱器模型的建立35-37
• 3.2.1 模型簡(jiǎn)化的原則及方法35
• 3.2.2 加熱器模型的簡(jiǎn)化35-37
• 3.3 加熱器模型網(wǎng)格劃分37-44
• 3.3.1 網(wǎng)格劃分軟件ICEM37-38
• 3.3.2 網(wǎng)格劃分基本原則38-39
• 3.3.3 多尺度模型的網(wǎng)格劃分39-41
• 3.3.4 加熱器網(wǎng)格劃分41-44
• 3.4 基于Fluent的熱仿真44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第四章 加熱器熱性能分析47-61
• 4.1 數(shù)值模擬前處理47-50
• 4.1.1 模型假設(shè)47
• 4.1.2 邊界條件47-48
• 4.1.3 求解設(shè)置48-50
• 4.2 仿真求解50-54
• 4.2.1 網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證50-51
• 4.2.2 仿真結(jié)果分析51-53
• 4.2.3 結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證53-54
• 4.3 熱應(yīng)力分析54-59
• 4.3.1 熱應(yīng)力基本理論54-55
• 4.3.2 模型創(chuàng)建及網(wǎng)格劃分55-56
• 4.3.3 施加載荷及約束56-57
• 4.3.4 求解設(shè)置及結(jié)果分析57-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 第五章 加熱器水冷結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案61-89
• 5.1 改進(jìn)結(jié)構(gòu)可行性分析61-80
• 5.1.1 改進(jìn)結(jié)構(gòu)一61-64
• 5.1.2 改進(jìn)結(jié)構(gòu)二64-68
• 5.1.3 改進(jìn)結(jié)構(gòu)三68-74
• 5.1.4 改進(jìn)結(jié)構(gòu)四74-76
• 5.1.5 改進(jìn)結(jié)構(gòu)五76-78
• 5.1.6 改進(jìn)結(jié)構(gòu)六78-80
• 5.2 改進(jìn)方案綜合比較80-81
• 5.3 進(jìn)口條件對(duì)換熱的影響81-87
• 5.3.1 冷卻液入口溫度 5℃81-83
• 5.3.2 冷卻液入口溫度 10℃83-85
• 5.3.3 冷卻液入口溫度 15℃85-87
• 5.3.4 入口溫度對(duì)換熱的影響87
• 5.4 本章小結(jié)87-89
• 第六章 總結(jié)與展望89-91
• 6.1 總結(jié)89-90
• 6.2 展望90-91
• 參考文獻(xiàn)91-93
• 致謝93-95
• 作者簡(jiǎn)介95-96

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：553134