本文關(guān)鍵詞：精密離心機(jī)流—熱—固多場耦合計算

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【摘要】：精密離心機(jī)是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)加速度計標(biāo)定和校準(zhǔn)的重要設(shè)備,其誤差對加速度計標(biāo)定精度有重要影響,提高離心機(jī)標(biāo)定精度對提高慣性導(dǎo)航精度具有深遠(yuǎn)意義。本文以精密離心機(jī)為對象,計算轉(zhuǎn)盤在流-熱-固多場耦合作用下的結(jié)構(gòu)變形。文中通過理論分析、數(shù)值模擬等方法分析了離心機(jī)流場、溫度場及結(jié)構(gòu)場耦合特性,并分析影響離心機(jī)熱性能及結(jié)構(gòu)變形因素,具體研究內(nèi)容如下：(1)流-熱-固多場耦合數(shù)值計算方法研究。建立此類問題的全耦合數(shù)學(xué)模型,研究求解數(shù)學(xué)方程的強(qiáng)、弱耦合算法及其應(yīng)用�？偨Y(jié)和區(qū)分目前多場耦合求解方法,在此基礎(chǔ)上定義了三種分析方法：直接法、順序迭代法和順序耦合法,并建立它們與強(qiáng)、弱耦合算法的聯(lián)系。再通過兩個同類耦合問題實(shí)例對比三種分析方法的計算精度,為離心機(jī)多場耦合計算方法選擇提供依據(jù)。(2)流-熱-固耦合作用下離心機(jī)熱變形數(shù)值計算。將離心機(jī)熱變形問題分為流固耦合換熱求解和熱-結(jié)構(gòu)耦合求解。分析離心機(jī)工作原理、多場耦合關(guān)系并建立離心機(jī)多場耦合數(shù)學(xué)模型。仿真建模及計算,包括幾何建模、網(wǎng)格剖分、給定邊界條件、MRF方法和共軛傳熱仿真技術(shù)應(yīng)用、求解器選擇等。將計算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值對比,得出相對誤差在10%以內(nèi),驗(yàn)證本文仿真方法的有效性。對比了直接法和順序耦合法計算離心機(jī)流場、溫度場結(jié)果,分析二者的計算精度。(3)離心機(jī)熱性能及結(jié)構(gòu)變形影響因素分析。分析粗糙度對離心機(jī)熱性能的影響,計算并對比不同粗糙度下的換熱量、流動所處粗糙區(qū)及截面流速和溫度。分析有無外界熱源對離心機(jī)熱性能的影響。分析轉(zhuǎn)速對離心機(jī)熱性能及結(jié)構(gòu)變形的影響,得出轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)盤溫度、變形量的擬合關(guān)系式。研究慣性力及風(fēng)阻溫升和慣性力共同作用下離心機(jī)的結(jié)構(gòu)變形規(guī)律,并對比不同作用下的結(jié)構(gòu)變形特性。
【關(guān)鍵詞】：精密離心機(jī) 多場耦合 計算方法 熱變形
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH824.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究工作11-16
• 1.2.1 精密離心機(jī)綜述11-13
• 1.2.2 多場耦合問題研究工作13-16
• 1.3 本文章節(jié)安排16-18
• 第二章 流-熱-固多場耦合計算方法研究18-38
• 2.1 多場耦合現(xiàn)象及數(shù)學(xué)模型18-20
• 2.1.1 流-熱-固多場耦合現(xiàn)象18-19
• 2.1.2 流-熱-固多場耦合數(shù)學(xué)模型19-20
• 2.2 強(qiáng)、弱耦合算法20-24
• 2.2.1 強(qiáng)耦合算法20-21
• 2.2.2 弱耦合算法21-24
• 2.3 多場耦合求解方法24-27
• 2.3.1 多種求解方法的總結(jié)與分析24-26
• 2.3.2 建立分析方法與耦合算法聯(lián)系26-27
• 2.4 求解方法計算精度對比27-37
• 2.4.1 流固耦合換熱問題求解28-33
• 2.4.2 熱-結(jié)構(gòu)耦合求解33-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第三章 流-熱-固耦合作用下離心機(jī)熱變形數(shù)值計算38-58
• 3.1 離心機(jī)工作原理及多場耦合數(shù)學(xué)模型38-40
• 3.1.1 離心機(jī)工作原理38-39
• 3.1.2 離心機(jī)多場耦合數(shù)學(xué)模型39-40
• 3.2 離心機(jī)流場、溫度場仿真方法40-47
• 3.2.1 10~(-6)精密離心機(jī)幾何模型40-41
• 3.2.2 網(wǎng)格剖分及邊界條件41-42
• 3.2.3 MRF方法及共軛傳熱仿真技術(shù)的應(yīng)用42-45
• 3.2.4 離心機(jī)仿真技術(shù)細(xì)節(jié)及求解流程45-47
• 3.3 離心機(jī)流場、溫度場數(shù)值計算47-50
• 3.3.1 流場、溫度場計算結(jié)果47-49
• 3.3.2 流場、溫度場計算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值對比49-50
• 3.4 直接法與順序耦合法計算對比50-53
• 3.5 熱變形耦合計算53-57
• 3.5.1 熱變形耦合計算仿真方法53-55
• 3.5.2 熱變形計算結(jié)果55-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 第四章 精密離心機(jī)熱性能及結(jié)構(gòu)變形影響因素研究58-77
• 4.1 表面粗糙度對離心機(jī)熱性能影響58-66
• 4.1.1 考慮粗糙度的近壁面流動方程58-59
• 4.1.2 不同粗糙度條件下離心機(jī)流場、溫度場計算59-66
• 4.2 外部熱源對離心機(jī)熱性能影響66-67
• 4.3 轉(zhuǎn)速對離心機(jī)熱性能及結(jié)構(gòu)變形影響67-71
• 4.3.1 轉(zhuǎn)速對離心機(jī)熱性能影響規(guī)律研究68-70
• 4.3.2 轉(zhuǎn)速對離心機(jī)結(jié)構(gòu)熱變形影響規(guī)律研究70-71
• 4.4 慣性作用和風(fēng)阻溫升對離心機(jī)結(jié)構(gòu)變形影響71-76
• 4.4.1 慣性作用對離心機(jī)結(jié)構(gòu)變形影響71-73
• 4.4.2 綜合作用下離心機(jī)的結(jié)構(gòu)變形73-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 第五章 總結(jié)與展望77-79
• 5.1 總結(jié)77-78
• 5.2 展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 攻讀碩士期間取得成果83

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本文編號：1061122