隨著我國(guó)進(jìn)入老齡化社會(huì),老年人的日常衛(wèi)生護(hù)理問(wèn)題越發(fā)突出,尤其是作為最重要日常護(hù)理之一的洗澡。研制個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理機(jī)器人,可減輕護(hù)理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高老年人的生存質(zhì)量,越發(fā)顯得重要�；诹鲌�(chǎng)數(shù)值模擬的浴艙結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理機(jī)器人研究的重要內(nèi)容。本文在對(duì)個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了浴艙的三維CAD設(shè)計(jì),根據(jù)浴艙的結(jié)構(gòu)及進(jìn)出水流與人體表面相互作用形式的不同,確定了浴艙洗浴的四種水循環(huán)模式,在對(duì)浴艙及人體計(jì)算模型進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化后,建立了四種循環(huán)模式下有限空間內(nèi)的人-浴艙的CFD計(jì)算模型,通過(guò)對(duì)三維流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,得到了各種水流循環(huán)模式作用下人體近表面的速度分布圖、進(jìn)水口的跡線圖及人體近表面不同速度對(duì)應(yīng)面積的比例分布圖,在時(shí)間和空間上定量給出了浴艙內(nèi)人體周?chē)鲌?chǎng)變化的數(shù)值解,確定了浴艙的最佳洗浴模式。結(jié)合CFD仿真結(jié)果和優(yōu)化設(shè)計(jì)理論,以多學(xué)科優(yōu)化軟件iSIGHT為平臺(tái),建立了基于計(jì)算流體力學(xué)的浴艙-人體DOE（正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）優(yōu)化模型,對(duì)浴艙進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算,對(duì)優(yōu)化后的浴艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行流體計(jì)算分析,得到的優(yōu)化結(jié)果與優(yōu)化前進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明,優(yōu)化設(shè)計(jì)在... 

【文章來(lái)源】：河南科技大學(xué)河南省

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 浴艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及洗浴模式研究
    2.1 個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理機(jī)器人簡(jiǎn)介
    2.2 浴艙的三維CAD 建模
    2.3 浴艙-人體計(jì)算模型的建立
        2.3.1 人體模型的建立
        2.3.2 浴艙-人體CFD 模型的簡(jiǎn)化
    2.4 浴艙洗浴水循環(huán)模式研究
    2.5 浴艙-人體CFD 計(jì)算模型的建立
    2.6 本章小結(jié)
第3章 有限空間內(nèi)浴艙-人體的流場(chǎng)數(shù)值模擬
    3.1 數(shù)值模擬的理論依據(jù)
        3.1.1 流體力學(xué)控制方程
        3.1.2 湍流模型
        3.1.3 VOF 方法
        3.1.4 并行計(jì)算
    3.2 邊界條件設(shè)置
        3.2.1 自由表面的處理
        3.2.2 初始條件和邊界條件
    3.3 求解過(guò)程
        3.3.1 CFD 求解過(guò)程
        3.3.2 串行fluent 的調(diào)用
        3.3.3 并行fluent 的調(diào)用
    3.4 流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果及分析
        3.4.1 模式一計(jì)算結(jié)果
        3.4.2 模式二計(jì)算結(jié)果
        3.4.3 模式三計(jì)算結(jié)果
        3.4.4 模式四計(jì)算結(jié)果
        3.4.5 計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于iSIGHT 的浴艙的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述
        4.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)基本概念
        4.1.2 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型
    4.2 優(yōu)化方法
        4.2.1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.2.2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟
    4.3 基于iSIGHT 的浴艙優(yōu)化實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 優(yōu)化變量及約束條件
        4.3.2 浴艙的優(yōu)化流場(chǎng)計(jì)算模塊的參數(shù)化
        4.3.3 浴艙的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型
        4.3.4 優(yōu)化仿真模塊的構(gòu)建
        4.3.5 優(yōu)化結(jié)果
    4.4 優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證
    4.5 本章小結(jié)
第5章浴艙產(chǎn)品樣機(jī)的整體設(shè)計(jì)
    5.1 基于人機(jī)工程的設(shè)計(jì)研究
    5.2 浴艙的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.2.1 浴艙的總體結(jié)構(gòu)
        5.2.2 護(hù)理座椅設(shè)計(jì)
        5.2.3 輔助進(jìn)艙裝置設(shè)計(jì)
        5.2.4 自動(dòng)洗頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
    5.3 外觀造型設(shè)計(jì)
    5.4 樣機(jī)研制
    5.5 本章小結(jié)
第6章結(jié)論
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 基于Gambit 的浴艙的參數(shù)化模型建模程序
附錄B 基于iSIGHT 優(yōu)化結(jié)果的變量響應(yīng)曲線圖
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果



本文編號(hào)：3169937