本文關(guān)鍵詞：電磁閥的數(shù)字樣機技術(shù)研究及性能仿真

  更多相關(guān)文章： 電磁閥 數(shù)字樣機 性能仿真 參數(shù)化建模 優(yōu)化 二次開發(fā)

【摘要】：電磁閥是工業(yè)流程中的重要部件，應(yīng)用極其廣泛，例如一顆衛(wèi)星中不同用途、不同型號和尺寸各異的電磁閥少則幾個、多則幾十個，如果對這些結(jié)構(gòu)相仿、尺寸有別的電磁閥采用傳統(tǒng)手工設(shè)計方式，不僅開發(fā)效率低，也會因為各種人為因素導致電磁閥性能和安全性等很難一次設(shè)計就能滿足航天應(yīng)用的要求。 數(shù)字化設(shè)計技術(shù)是在構(gòu)建首臺物理樣機之前，設(shè)計者利用計算機技術(shù)建立的數(shù)字化模型，進行仿真分析并以圖形方式顯示該系統(tǒng)在真實工程條件下的各種特性，從而修改并得到優(yōu)化設(shè)計方案的技術(shù)，它是在CAD/CAM/CAE技術(shù)和一般虛擬樣機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。三維建模和性能仿真是數(shù)字化技術(shù)的主要功能，三維建�？梢詫㈦姶砰y實物模型數(shù)字化，使設(shè)計人員能夠輕松的觀察和設(shè)計電磁閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和整體效果，而性能仿真則是利用三維建模建立好的數(shù)字化模型進行各項性能的仿真計算，使設(shè)計開發(fā)人員能夠在給電磁閥做真實的實驗測試之前對電磁閥的性能有一個大致的判斷和預估。數(shù)字化樣機技術(shù)側(cè)重系統(tǒng)層的性能分析與優(yōu)化設(shè)計，通過虛擬試驗精確快捷地預測產(chǎn)品系統(tǒng)性能，達到降低成本、提高開發(fā)效率和產(chǎn)品安全性的目的，并正在國民生產(chǎn)中日益顯示出其強大的功能和良好的經(jīng)濟效益。 目前，文獻發(fā)表的數(shù)字樣機技術(shù)著重于物理模型的數(shù)字化和手工操控仿真，僅是將需要應(yīng)用的軟件進行了整合，雖然方便了用戶調(diào)用程序，但計算仍需要人為設(shè)置各種軟件的參數(shù)和網(wǎng)格劃分等，沒有體現(xiàn)出數(shù)字樣機本質(zhì)優(yōu)勢，并且，這樣的數(shù)字樣機也還未應(yīng)用到電磁閥的設(shè)計和開發(fā)中。 為了提高電磁閥設(shè)計開發(fā)效率及其安全性，并最大限度地實現(xiàn)數(shù)字樣機的優(yōu)勢，本文基于Visual C++語言，結(jié)合多種性能仿真軟件開發(fā)了新型數(shù)字樣機，實現(xiàn)了建模和性能仿真等所有過程全部無需用戶參與的全自動化，以及結(jié)構(gòu)參數(shù)自動優(yōu)化，并通過實驗驗證了該數(shù)字樣機的可靠性。主要研究內(nèi)容如下： （1）三維參數(shù)化建模和性能自動仿真：新型數(shù)字樣機之所以能夠大幅度提高電磁閥設(shè)計開發(fā)效率的關(guān)鍵原因就在于通過二次開發(fā)實現(xiàn)參數(shù)化建模和自動化性能仿真。本文重點研究了實現(xiàn)二次開發(fā)的機理和過程，對三維建模軟件Pro/E、流動仿真軟件Fluent、電磁仿真軟件Maxwell和結(jié)構(gòu)仿真軟件Ansys進行二次開發(fā)，使它們具備參數(shù)化運行和后臺自動調(diào)用計算的功能。 （2）性能仿真：對電磁閥設(shè)計開發(fā)中所涉及的性能仿真進行了研究和探討，，主要有三個方面：考察流動阻力情況的流動仿真、考察電磁分布的電磁仿真和考察結(jié)構(gòu)強度的結(jié)構(gòu)性能仿真。 （3）結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化：基本工程計算和建模后的電磁閥數(shù)字模型只能滿足基本的工程要求，如果對其結(jié)構(gòu)尺寸進行一定的優(yōu)化設(shè)計可以進一步提升電磁閥的工作性能，使其具有更好的經(jīng)濟效益。本文以電磁閥體積作為最終的優(yōu)化目標，運用網(wǎng)格節(jié)點搜索法對電磁閥尺寸進行優(yōu)化，并給出優(yōu)化前后性能仿真結(jié)果對比，以此來驗證優(yōu)化后電磁閥數(shù)字模型的優(yōu)越性。 （4）數(shù)字樣機的建立：本文采用Visual C++6.0語言進行新型數(shù)字樣機的建立。新型數(shù)字樣機整合了各種商用軟件，并結(jié)合Fortran語言對電磁閥結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)進行計算和優(yōu)化，操作實用友好。 （5）實驗驗證：為了說明電磁閥數(shù)字樣機的可靠性，依照數(shù)字樣機所設(shè)計出的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)對電磁閥實物產(chǎn)品進行了加工，并對其進行了實驗測試。用記錄的實驗數(shù)據(jù)和性能仿真結(jié)果進行對比驗證后發(fā)現(xiàn)，性能仿真結(jié)果和實驗結(jié)果的誤差在工程可接受的范圍內(nèi)，由此說明電磁閥數(shù)字樣機的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：電磁閥 數(shù)字樣機 性能仿真 參數(shù)化建模 優(yōu)化 二次開發(fā)
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH134;TP391.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 數(shù)字樣機研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 電磁閥設(shè)計過程現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 數(shù)字樣機建立的理論基礎(chǔ)17-32
• 2.1 電磁閥設(shè)計基礎(chǔ)17-22
• 2.1.1 電磁閥的主要設(shè)計參數(shù)和工作參數(shù)17
• 2.1.2 電磁閥的設(shè)計計算主要步驟17-18
• 2.1.3 電磁閥設(shè)計的初步計算18-22
• 2.2 數(shù)字樣機主要功能的實現(xiàn)機理22-27
• 2.2.1 參數(shù)化執(zhí)行模塊的實現(xiàn)原理及過程22-23
• 2.2.2 數(shù)據(jù)讀寫模塊的實現(xiàn)原理及過程23-24
• 2.2.3 軟件后臺調(diào)用操控的實現(xiàn)原理及過程24-27
• 2.3 優(yōu)化理論27-31
• 2.3.1 優(yōu)化設(shè)計準則27
• 2.3.2 數(shù)學模型的建立27-30
• 2.3.3 優(yōu)化方法30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 電磁閥三維參數(shù)化建模及性能仿真32-46
• 3.1 三維模型的建立32-34
• 3.1.1 結(jié)構(gòu)尺寸計算32-33
• 3.1.2 數(shù)字模型的建立33-34
• 3.2 性能仿真模擬34-41
• 3.2.1 流動性能仿真34-37
• 3.2.2 電磁性能仿真37-40
• 3.2.3 結(jié)構(gòu)性能仿真40-41
• 3.3 優(yōu)化模塊設(shè)計41-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 數(shù)字樣機的設(shè)計及實現(xiàn)46-56
• 4.1 平臺總體布局設(shè)計和功能設(shè)計46-49
• 4.1.1 平臺總體布局設(shè)計47
• 4.1.2 平臺總體功能設(shè)計47-49
• 4.2 各項基本功能模塊的設(shè)計和實現(xiàn)49-54
• 4.2.1 基本工程計算49
• 4.2.2 三維參數(shù)化建模49-50
• 4.2.3 流場仿真50-51
• 4.2.4 電磁仿真51-53
• 4.2.5 結(jié)構(gòu)仿真53
• 4.2.6 尺寸優(yōu)化53-54
• 4.2.7 二維工程圖紙輸出54
• 4.2.8 幫助54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第五章 實驗檢測及驗證56-63
• 5.1 實驗系統(tǒng)簡介56-60
• 5.1.1 電性能測試56-59
• 5.1.2 流動阻力測試59-60
• 5.1.3 氣密性測試60
• 5.1.4 其他性能測試60
• 5.2 實驗結(jié)果及對比分析60-62
• 5.2.1 流場結(jié)果驗證62
• 5.2.2 電磁場結(jié)果驗證62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 第六章 主要結(jié)論與展望63-65
• 6.1 主要結(jié)論63
• 6.2 展望63-65
• 參考文獻65-67
• 致謝67-69
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文和軟件著作權(quán)69-72
• 附件72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 穆婕;周玉杰;趙玲;;數(shù)控機床數(shù)字樣機系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J];北京機械工業(yè)學院學報;2007年04期

2 劉剛,陳德桂,向洪崗,仝力,祖利民;軌道電器用螺管式電磁鐵可視化設(shè)計與仿真系統(tǒng)[J];低壓電器;2004年03期

3 劉飛,劉新正,張蕊;Matlab在電磁鐵設(shè)計計算中的應(yīng)用[J];低壓電器;2004年07期

4 郭保全;彭峰生;潘玉田;解志堅;;扣機電磁鐵優(yōu)化設(shè)計[J];火炮發(fā)射與控制學報;2005年03期

5 楊云斌;王峰軍;韋力凡;何良莉;;數(shù)字樣機技術(shù)在復雜產(chǎn)品工程設(shè)計中的應(yīng)用研究[J];機械設(shè)計與制造;2012年04期

6 武美萍;廖文和;;虛擬產(chǎn)品開發(fā)管理技術(shù)在直升機數(shù)字樣機開發(fā)中的應(yīng)用研究[J];機械科學與技術(shù);2008年05期

7 袁崇軍，曹潔，楊涌;電磁軸承的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J];機械科學與技術(shù);1995年06期

8 張榛;;電磁閥動態(tài)響應(yīng)特性的有限元仿真與優(yōu)化設(shè)計[J];空間控制技術(shù)與應(yīng)用;2008年05期

9 朱金光;冷峻;丁雄飛;劉安寧;張鵬;;玉米聯(lián)合收獲機整機數(shù)字化虛擬樣機通過性仿真分析與試驗的研究[J];農(nóng)業(yè)機械;2009年16期

10 鄭耀;;面向新型飛行器應(yīng)用的數(shù)值模擬與數(shù)字樣機技術(shù)[J];航空制造技術(shù);2009年21期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 耿瑞光;基于虛擬樣機技術(shù)的氣墊船推進軸系動力學特性研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 劉振東;全液壓頂驅(qū)石油鉆機模型數(shù)字樣機研究[D];中國石油大學;2007年

2 郭建麟;電子設(shè)備數(shù)字樣機建模與仿真分析研究[D];天津大學;2008年

3 劉陽君;全自動多色絲網(wǎng)印刷機數(shù)字樣機的研究與開發(fā)[D];華中科技大學;2008年

4 賈昊;螺管式電磁鐵體積優(yōu)化設(shè)計[D];大連理工大學;2009年

本文編號：607535