本文關(guān)鍵詞：三維海流傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬分析

  更多相關(guān)文章： 十字彈性梁 水平流測(cè)量裝置 有限元分析 優(yōu)化設(shè)計(jì) 正交試驗(yàn) 流固耦合分析

【摘要】：隨著海洋科學(xué)研究的不斷深入,對(duì)測(cè)量海洋流速的海流傳感器的測(cè)量性能提出了更高的要求,不僅需要測(cè)量水平流速,還要測(cè)量微小的上升流,故可測(cè)微小上升流的三維海流傳感器的重要性越來越突出。為了解決對(duì)維間差異較大的三維流速的精確測(cè)量這一難題,本論文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“可測(cè)上升流的三維瞬時(shí)海流傳感器的研究”的資助下,對(duì)可測(cè)上升流的三維海流傳感器進(jìn)行研究。 本文先對(duì)可測(cè)上升流的三維海流傳感器進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì),提出對(duì)維間差異較大的流速進(jìn)行分別測(cè)量的設(shè)計(jì)方案,并設(shè)計(jì)了基于十字彈性梁的水平流測(cè)量裝置和基于放大機(jī)構(gòu)的上升流測(cè)量裝置。對(duì)水平流測(cè)量裝置進(jìn)行理論計(jì)算,建立圓球阻力與應(yīng)變之間關(guān)系的力學(xué)模型：再建立其有限元模型,運(yùn)用workbench軟件對(duì)裝置進(jìn)行靜力學(xué)分析,分析裝置的形變、應(yīng)變及應(yīng)力變化情況；然后對(duì)裝置的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行單因素優(yōu)化,分析單個(gè)因素對(duì)裝置應(yīng)變的影響,在此基礎(chǔ)上結(jié)合正交試驗(yàn)對(duì)裝置進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化,得到裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)尺寸。 再對(duì)裝置進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,分析其前六階固有頻率和振型,并與流場(chǎng)頻率比較；最后對(duì)優(yōu)化后的裝置進(jìn)行流固耦合分析,得到一組流速和裝置應(yīng)變的關(guān)系,并通過MATLAB擬合數(shù)據(jù),得到水流速度與裝置應(yīng)變的函數(shù)關(guān)系,并試制出傳感器的樣機(jī)。結(jié)果表明：最終設(shè)計(jì)的三維傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)三維流速的同時(shí)測(cè)量,其中水平流測(cè)量裝置的測(cè)量范圍為18mm/s-1320mm/s,實(shí)現(xiàn)了對(duì)微小流速的準(zhǔn)確測(cè)量,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可廣泛應(yīng)用于各種需要流速測(cè)量的場(chǎng)合。
【關(guān)鍵詞】：十字彈性梁 水平流測(cè)量裝置 有限元分析 優(yōu)化設(shè)計(jì) 正交試驗(yàn) 流固耦合分析
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH766.21;TP212
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 目錄10-12
• 插圖清單12-14
• 插表清單14-15
• 第一章 緒論15-22
• 1.1 海洋科學(xué)的發(fā)展概況15-16
• 1.2 海洋科學(xué)的研究意義16-17
• 1.3 海流測(cè)量方法及測(cè)量?jī)x器的研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3.1 海流的測(cè)量方法17
• 1.3.2 海流測(cè)量?jī)x器的國(guó)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.3 海流測(cè)量?jī)x器的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 研究問題的提出20
• 1.5 本文課題來源及與研究?jī)?nèi)容20-22
• 第二章 可測(cè)上升流的三維海流傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-31
• 2.1 引言22
• 2.2 三維流速傳感器22-23
• 2.3 可測(cè)上升流的三維海流傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-30
• 2.3.1 可測(cè)上升流的三維海流傳感器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-25
• 2.3.2 水平流測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)及原理25-28
• 2.3.3 上升流測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)及原理28-30
• 2.4 本章總結(jié)30-31
• 第三章 水平流測(cè)量裝置的靜力學(xué)分析31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 水平流測(cè)量裝置的理論計(jì)算31-38
• 3.2.0 水平流測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)31
• 3.2.1 十字梁受Fx作用時(shí)的理論計(jì)算31-35
• 3.2.2 十字梁受Me作用時(shí)的理論計(jì)算35-37
• 3.2.3 力學(xué)模型的理論分析結(jié)果37-38
• 3.3 有限元法簡(jiǎn)介38-39
• 3.3.1 有限單元法38
• 3.3.2 ANSYS Workbench軟件簡(jiǎn)介38-39
• 3.4 基于ANSYS Workbench的仿真分析39-45
• 3.4.1 水平流測(cè)量裝置的仿真分析39-41
• 3.4.2 對(duì)仿真結(jié)果的分析41-44
• 3.4.3 應(yīng)變的理論結(jié)果與仿真結(jié)果的對(duì)比分析44-45
• 3.5 十字彈性梁應(yīng)變片的貼片位置45-46
• 3.6 總結(jié)46-47
• 第四章 水平流測(cè)量裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)47-62
• 4.1 引言47
• 4.2 確定優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案47-48
• 4.3 基于ANSYS Workbench的單因素優(yōu)化48-56
• 4.4 基于正交試驗(yàn)的綜合優(yōu)化56-59
• 4.4.1 試驗(yàn)指標(biāo)、因素和水平的確定56-57
• 4.4.2 基于極差分析的正交試驗(yàn)57-59
• 4.5 對(duì)優(yōu)化后模型進(jìn)行分析59-61
• 4.6 優(yōu)化后裝置的強(qiáng)度校核61
• 4.7 總結(jié)61-62
• 第五章 水平流測(cè)量裝置的動(dòng)力學(xué)和流固耦合分析62-73
• 5.1 引言62
• 5.2 動(dòng)力學(xué)分析62-65
• 5.2.1 動(dòng)力學(xué)分析概述62-63
• 5.2.2 水平流測(cè)量裝置的模態(tài)分析63-65
• 5.3 水平流測(cè)量裝置的流固耦合分析65-70
• 5.4 建立流速與裝置應(yīng)變之間的關(guān)系及量程確定70-71
• 5.5 可測(cè)上升流的三維海流傳感器的樣機(jī)試制71-72
• 5.6 總結(jié)72-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 全文總結(jié)73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 程曉曉;王秋曉;;平行梁式傳感器彈性體的設(shè)計(jì)與有限元分析[J];重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué));2011年04期

2 魏澤文;秦明;黃慶安;;一種新型硅電容式流速流向傳感器的設(shè)計(jì)[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2006年05期

3 吳寶元;申飛;吳仲城;;應(yīng)變式多維力傳感器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2010年10期

4 干方建;劉正士;任傳勝;張平;;一種應(yīng)變式多維力傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];傳感器與微系統(tǒng);2007年01期

5 陳水勝;;海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的問題探討及對(duì)策分析[J];廣東經(jīng)濟(jì);2010年04期

6 劉佳;李雙建;;世界主要沿海國(guó)家海洋規(guī)劃發(fā)展對(duì)我國(guó)的啟示[J];海洋開發(fā)與管理;2011年03期

7 林玉明,徐剛;UCM-60海流計(jì)在海洋觀測(cè)中的應(yīng)用[J];海洋測(cè)繪;2004年03期

8 林紅軍;電磁海流計(jì)傳感器性能的比較[J];海洋技術(shù);2005年02期

9 文華;朱玉琛;付廣;;流速儀在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀[J];艦船防化;2007年03期

10 杜平安;有限元網(wǎng)格劃分的基本原則[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2000年01期

，

本文編號(hào)：914597