本文關(guān)鍵詞：沙療室加熱系統(tǒng)的優(yōu)化與仿真

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【摘要】：室內(nèi)沙療室相對于天然沙療場不會(huì)受天氣、環(huán)境、地理位置等因素的影響。而且可以根據(jù)患者或醫(yī)生的要求人工控制室內(nèi)的溫度、濕度、輻照度、沙療時(shí)間等條件,使沙療起到更好的效果。因此室內(nèi)沙療室的建立和熱物理模型的優(yōu)化就顯得尤為重要。國內(nèi)外對沙療室的研究比較少,目前對沙療室的研究存在以下問題。首先人們對沙療室加熱過程只是針對某一種換熱形式進(jìn)行數(shù)值仿真,而沙療室加熱過程是多種換熱方式的耦合作用。這也是導(dǎo)致數(shù)值仿真和實(shí)際結(jié)果誤差大的原因之一。其次大多研究忽略了對沙體溫度的研究,沙療效果的好壞關(guān)鍵在于沙體層溫度是否處在最適宜的沙療溫度;埋沙層的沙體垂直溫度分布是否均勻。最后沙療室的加熱效率和能耗控制是一直以來不斷探索的問題。針對目前沙療室加熱系統(tǒng)存在的問題,筆者通過實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值仿真相結(jié)合的方法。根據(jù)計(jì)算流體力學(xué)和數(shù)值傳熱學(xué)的原理,利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),建立三維熱物理模型。沙療室傳熱過程中空氣層采用輻射和自然對流耦合的換熱方式,沙體層主要采用熱傳導(dǎo)方式進(jìn)行數(shù)值仿真。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)數(shù)值仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。其次分析了在頂面輻射燈加熱條件下,不同加熱高度下耦合換熱過程中空氣層的溫度場和速度場變化,沙體層溫度場的變化。同時(shí)在雙面定向加熱條件下,對沙體受熱耦合層及熱流密度曲線進(jìn)行分析,揭示了加熱過程中沙體傳熱的規(guī)律,確定沙層垂直溫度分布的影響因素。最后對比了不同加熱高度、不同加熱方式對加熱效率的影響,并對能耗進(jìn)行計(jì)算對比。研究發(fā)現(xiàn)加熱高度的變化改變了沙表面的輻照度進(jìn)而影響到加熱效率;耦合層的寬度和垂直溫度均勻性與加熱高度、加熱時(shí)間相關(guān);通過熱流密度曲線在“0區(qū)域”的形態(tài)可以解釋耦合層的特點(diǎn)。雙面定向加熱方式效率最高,而能耗低于頂面輻射燈加熱和底面碳晶加熱板加熱。
【關(guān)鍵詞】：沙療室 數(shù)值仿真 耦合傳熱 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH789
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 緒論7-13
• 1.1 課題來源7
• 1.2 研究背景及意義7-8
• 1.3 研究現(xiàn)狀8-10
• 1.3.1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀8-9
• 1.3.2 室內(nèi)沙療室傳熱的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.4 本文的主要工作10-11
• 1.5 本章小結(jié)11-13
• 第二章 沙療室傳熱過程的基本理論13-23
• 2.1 沙療室的傳熱模型13-20
• 2.1.1 傳熱模型假設(shè)14
• 2.1.2 Boussinesq假設(shè)14
• 2.1.3 數(shù)值方法的基本控制方程14-17
• 2.1.4 湍流模型17-20
• 2.1.5 壁面函數(shù)法20
• 2.2 數(shù)值計(jì)算的離散化和求解方法20-23
• 2.2.1 控制區(qū)域離散化21-22
• 2.2.2 微分方程的求解22-23
• 第三章 沙療室加熱系統(tǒng)的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)23-28
• 3.1 優(yōu)化前的室內(nèi)沙療室23-24
• 3.2 優(yōu)化后的室內(nèi)沙療室24-25
• 3.3 溫度采集系統(tǒng)25-26
• 3.4 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備26
• 3.5 實(shí)驗(yàn)方法26-27
• 3.6 本章小結(jié)27-28
• 第四章 沙療室加熱系統(tǒng)數(shù)值仿真28-33
• 4.1 建立物理模型28
• 4.2 建立數(shù)學(xué)模型28-29
• 4.3 生成網(wǎng)格29-30
• 4.4 邊界條件30-31
• 4.5 離散格式及收斂準(zhǔn)則31
• 4.6 數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比31
• 4.7 本章小結(jié)31-33
• 第五章 沙療室內(nèi)速度場、溫度場分析33-38
• 5.1 以加熱高度為變量橫向?qū)Ρ?/span>33-35
• 5.2 以加熱時(shí)間為變量縱向?qū)Ρ?/span>35-37
• 5.3 本章小結(jié)37-38
• 第六章 加熱高度最優(yōu)解及影響因素38-42
• 6.1 加熱高度對加熱效率的影響38-39
• 6.2 影響因素分析39-41
• 6.3 本章小結(jié)41-42
• 第七章 單、雙面加熱及能耗對比42-45
• 7.1 單、雙面加熱效率對比分析42-43
• 7.2 單、雙面加熱能耗對比43-44
• 7.3 單、雙面加熱效果對比分析44
• 7.4 本章小結(jié)44-45
• 第八章 沙體受熱耦合層分析45-51
• 8.1 以加熱高度為變量橫向?qū)Ρ?/span>45-47
• 8.2 以加熱時(shí)間為變量縱向?qū)Ρ?/span>47-50
• 8.3 本章小結(jié)50-51
• 第九章 沙體熱流密度變化分析51-55
• 9.1 基礎(chǔ)概念介紹51
• 9.2 以加熱高度為變量進(jìn)行對比51-52
• 9.3 以加熱方式為變量進(jìn)行對比52-54
• 9.4 本章小結(jié)54-55
• 第十章 總結(jié)與展望55-57
• 10.1 本文總結(jié)55-56
• 10.2 今后研究展望56-57
• 致謝57-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及獲獎(jiǎng)情況58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：575690