本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS熱分析爐均溫場模擬及優(yōu)化

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【摘要】：熱分析爐是熱分析儀器的核心部件,為測量物質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度關(guān)系提供必需的工作環(huán)境。其溫度場均勻性關(guān)系到熱分析儀器的檢測準(zhǔn)確性,通過優(yōu)化熱分析爐結(jié)構(gòu)以及氣氛流量等參數(shù)提高溫度場均勻性,已成為提高熱分析儀器精度的工作重點(diǎn)。因熱分析爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜、均溫性影響因素眾多,導(dǎo)致實驗研究難度大、成本高以及周期長。論文以熱分析爐為研究對象,采用ANSYS軟件對爐體溫度場進(jìn)行模擬及優(yōu)化研究,為熱分析儀的研制提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。論文主要工作內(nèi)容如下:1、建立了熱分析爐體及爐內(nèi)氣氛的物理及數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,運(yùn)用流體有限元分析軟件ANSYS CFX,采用流固耦合方法,在熱分析爐工作在氣氛流量30m L/min、升溫速率10℃/min的條件下,模擬了爐內(nèi)工作室的非穩(wěn)態(tài)溫度場,溫度云圖顯示在爐中心及支座位置具有較差的溫度分布。2、根據(jù)熱分析爐對均溫場的要求,選擇熱分析爐均溫區(qū)具有代表性的四個點(diǎn)作為溫度場溫度分布規(guī)律的驗證點(diǎn)。實驗溫度測試分別在熱分析爐工作在50℃、100℃、300℃、600℃的溫度下進(jìn)行,將測試結(jié)果與該四點(diǎn)在相同條件下的模擬計算值比較,二者溫度分布規(guī)律相同,證明模型的正確性。3、對熱分析爐工作在不同氣氛流量、不同升溫速率、不同爐內(nèi)支架材料、不同間距支座下的溫度場分別進(jìn)行了模擬研究,總結(jié)了氣氛流量、升溫速率、支架材料、支座間距對熱分析爐溫度場均勻性影響的規(guī)律。綜合以上因素,選擇25m L/min的氣氛流量、8℃/min的升溫速率、鋁支架材料和12mm間距支座,對熱分析爐溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬,在整個溫度量程內(nèi),工作區(qū)溫度均勻性由原條件下的0.39℃提高到現(xiàn)條件下的0.22℃,溫度場整體溫度也得到提高。
【關(guān)鍵詞】：熱分析爐 ANSYS CFX 溫度場 均勻性 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：中國計量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH703
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 1 緒論13-22
• 1.1 論文研究背景及意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究概況14-20
• 1.2.1 熱分析儀爐體的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.2 溫度場均勻性測試方法17-19
• 1.2.3 溫度場模擬的研究概況19-20
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 2 熱分析爐結(jié)構(gòu)及均溫場影響因素22-28
• 2.1 熱分析儀的構(gòu)成及指標(biāo)22-23
• 2.2 熱分析爐結(jié)構(gòu)及工作原理23-25
• 2.2.1 熱分析爐結(jié)構(gòu)23
• 2.2.2 熱分析爐氣氛通道23-24
• 2.2.3 熱分析爐熱流檢測支架24-25
• 2.3 熱分析爐均溫場影響因素25-27
• 2.3.1 儀器結(jié)構(gòu)因素25-26
• 2.3.2 實驗工況26-27
• 2.3.3 樣品因素27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 熱分析爐溫度場模擬28-42
• 3.1 ANSYS軟件的應(yīng)用28
• 3.2 熱分析爐模型的建立28-32
• 3.3 網(wǎng)格劃分32-34
• 3.4 域的設(shè)置34-35
• 3.5 固體域及流體域邊界條件35-37
• 3.6 求解設(shè)置與結(jié)果分析37-41
• 3.7 本章小結(jié)41-42
• 4 熱分析爐溫度場實驗設(shè)計與驗證42-48
• 4.1 實驗方案的設(shè)計42-43
• 4.2 熱分析爐溫度場實驗43-46
• 4.2.1 溫度傳感器標(biāo)定實驗43-45
• 4.2.2 熱分析爐溫度場測試實驗45-46
• 4.3 實驗結(jié)論分析與模型驗證46-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 5 熱分析爐溫度場均勻性的優(yōu)化研究48-60
• 5.1 氣氛流量對溫度場影響的模擬分析48-50
• 5.2 升溫速率對溫度場影響的模擬分析50-53
• 5.3 支架材料對溫度場影響的模擬分析53-54
• 5.4 支座間距對溫度場影響的模擬分析54-56
• 5.5 熱分析爐溫度場均勻性優(yōu)化結(jié)果56-59
• 5.6 本章小結(jié)59-60
• 6 結(jié)論與展望60-62
• 6.1 結(jié)論60
• 6.2 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 作者簡歷65

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本文編號：1078804