本文關(guān)鍵詞：基于Fluent熱固耦合計算的銷釘機筒溫控系統(tǒng)優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：橡膠銷釘機筒冷喂料擠出機在當(dāng)前橡膠擠出領(lǐng)域是應(yīng)用最為普遍的生產(chǎn)設(shè)備。其溫控系統(tǒng)是保證擠出產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的基礎(chǔ)。本文通過模擬與實驗的方法對銷釘機筒溫控系統(tǒng)進(jìn)行分析,對其存在缺陷提出改進(jìn)方案,并進(jìn)行相關(guān)驗證,實現(xiàn)對溫控系統(tǒng)的優(yōu)化。本文還通過編寫有限元溫控程序包,深入了解溫控過程。具體研究內(nèi)容如下：1、通過對Fluent軟件進(jìn)行二次開發(fā),將PID控制算法與溫度場模擬相結(jié)合,實現(xiàn)了溫控過程的動態(tài)仿真。利用該方案模擬了混合器的溫控過程,并搭建PLC控制平臺進(jìn)行相應(yīng)實驗。最后將模擬結(jié)果與實驗結(jié)果進(jìn)行相關(guān)對比,發(fā)現(xiàn)模擬與實驗的溫控曲線具有極高的重合度,從而證明了該結(jié)合方案的正確性。2、利用PLC溫控平臺對銷釘機筒進(jìn)行溫控實驗,分析系統(tǒng)特性以及PID參數(shù)對溫控過程的影響。又將模糊PID控制算法應(yīng)用到銷釘溫控系統(tǒng)當(dāng)中,在算法上對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,取得了高效、穩(wěn)定的溫控效果。現(xiàn)有溫控系統(tǒng)利用回水溫度代表機筒溫度,該方案所測得的溫度存在較大偏差,對此提出并研究了利用傳感器測量機筒內(nèi)壁溫度進(jìn)行反饋的改進(jìn)方案。3、以橡膠銷釘機筒為對象,利用數(shù)值模擬的方法對其正常工作時的溫控過程進(jìn)行動態(tài)仿真,分析了PID參數(shù)對控制效果及通冷卻水時間的影響。對比了相同PID參數(shù)下,兩種具有不同溫控流道結(jié)構(gòu)的機筒的溫控效果。4、利用有限元方法編寫溫控程序包,以長方體模型為對象,模擬了有無PID控制的升溫過程。同時利用Fluent對該模型進(jìn)行了相同的仿真模擬。對比兩個程序的模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),所得升溫曲線基本重合,驗證了有限元溫控程序的正確性,加深了對溫控過程的理解。
【關(guān)鍵詞】：銷釘機筒 溫控系統(tǒng) Fluent PID控制
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ330.4;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-20
• 第一章 緒論20-28
• 1.1 課題來源及意義20
• 1.2 橡膠銷釘機筒擠出機的發(fā)展及工作特性20-22
• 1.2.1 橡膠銷釘機筒擠出機的發(fā)展20-21
• 1.2.2 橡膠銷釘機筒的工作特性21-22
• 1.3 橡膠擠出機機筒溫控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀22-25
• 1.3.1 關(guān)于溫控結(jié)構(gòu)的研究22-24
• 1.3.2 關(guān)于溫控系統(tǒng)算法的研究現(xiàn)狀24
• 1.3.3 基于Fluent軟件的數(shù)值模擬研究24-25
• 1.4 PID算法與模糊PID算法介紹25-27
• 1.4.1 PID算法25-26
• 1.4.2 模糊PID算法26-27
• 1.5 本課題的研究內(nèi)容27-28
• 第二章 溫控平臺與數(shù)值模擬方案的探索及驗證28-44
• 2.1 混合器殼體的溫控實驗28-29
• 2.1.1 實驗對象28
• 2.1.2 溫控平臺28-29
• 2.1.3 實驗過程29
• 2.2 模擬方案29-34
• 2.2.1 模型的簡化與網(wǎng)格劃分30
• 2.2.2 邊界條件30
• 2.2.3 PID算法與模擬的結(jié)合30-34
• 2.3 結(jié)果分析34-40
• 2.3.1 模擬方案的可行性分析34-36
• 2.3.2 有無PID控制下的升溫對比36-37
• 2.3.3 PID參數(shù)對控制效果的影響37-40
• 2.4 誤差分析40-42
• 2.4.1 簡化模型的影響40
• 2.4.2 初始化溫度的影響40
• 2.4.3 表面空氣溫度的影響40
• 2.4.4 材料物性參數(shù)的影響40-41
• 2.4.5 脈沖輸出分辨率的影響41-42
• 2.4.6 溫度監(jiān)測系統(tǒng)精度的影響42
• 2.5 本章小結(jié)42-44
• 第三章 橡膠銷釘機筒升溫過程實驗研究及改進(jìn)方案44-60
• 3.1 實驗44-47
• 3.1.1 實驗設(shè)備44-45
• 3.1.2 溫度控制及采集系統(tǒng)45-47
• 3.1.3 實驗設(shè)定47
• 3.2 溫控算法47-48
• 3.3 結(jié)果與分析48-54
• 3.3.1 升溫過程48-49
• 3.3.2 不同PID參數(shù)下的溫控結(jié)果49-53
• 3.3.3 模糊PID控制結(jié)果53-54
• 3.4 現(xiàn)有溫控系統(tǒng)的評價及改進(jìn)54-58
• 3.4.1 模型及網(wǎng)格劃分55
• 3.4.2 數(shù)值模擬設(shè)定55-56
• 3.4.3 結(jié)果及分析56-58
• 3.5 本章小結(jié)58-60
• 第四章 橡膠銷釘機筒溫控系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究60-74
• 4.1 機筒正常工作時的溫控過程數(shù)值模擬60-64
• 4.1.1 數(shù)學(xué)模型60
• 4.1.2 幾何模型及網(wǎng)格劃分60-61
• 4.1.3 初始條件及邊界條件61
• 4.1.4 PID算法及其與溫度場模擬的結(jié)合61-64
• 4.2 結(jié)果與分析64-73
• 4.2.1 穩(wěn)定狀態(tài)下溫度動態(tài)分布64-65
• 4.2.2 PID參數(shù)對溫控過程影響65-68
• 4.2.3 PID參數(shù)對冷卻水供給累積時間的影響68-70
• 4.2.4 機筒溫控流道結(jié)構(gòu)對溫控過程的影響70-73
• 4.3 本章小結(jié)73-74
• 第五章 基于有限元法的溫控過程數(shù)值模擬程序包的開發(fā)74-86
• 5.1 物理過程及其數(shù)學(xué)模型74-76
• 5.1.1 物理過程74-75
• 5.1.2 數(shù)學(xué)模型75
• 5.1.3 邊界條件75-76
• 5.1.4 初始條件76
• 5.2 有限元網(wǎng)格及求解方程76-80
• 5.2.1 網(wǎng)格劃分及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)76-77
• 5.2.2 四面體單元差值函數(shù)的構(gòu)建77-78
• 5.2.3 加權(quán)余量方程的建立78-79
• 5.2.4 單元方程的建立79-80
• 5.2.5 總體方程的組合80
• 5.2.6 邊界條件的代入80
• 5.3 程序編制及執(zhí)行思路80-81
• 5.4 Matlab程序編寫81-84
• 5.4.1 CD~e計算部分81-82
• 5.4.2 CDB~e計算部分82-83
• 5.4.3 M~e計算部分83
• 5.4.4 溫度監(jiān)測面平均溫度計算部分83-84
• 5.5 有限元方法仿真模擬溫控結(jié)果84-85
• 5.6 本章小結(jié)85-86
• 第六章 結(jié)論與展望86-88
• 6.1 本文的主要結(jié)論86-87
• 6.2 對本文研究內(nèi)容的展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 致謝92-94
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文94-96
• 作者與導(dǎo)師簡介96-97
• 北京化工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書97-98

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于Fluent熱固耦合計算的銷釘機筒溫控系統(tǒng)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：428832