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沼渣生物炭软磁涂层提高涡电流致热效果的应用研究

沼渣生物炭软磁涂层提高涡电流致热效果的应用研究

引用

作者：陈瑞杰东北农业大学

学位级别：硕士

当前,大部分的能源来源都是化石燃料,如煤、石油和天然气,这些能源的使用导致了大量的二氧化碳排放,导致全球气候变暖和环境恶化。能源转型是实现碳中和的关键。清洁能源如太阳能、风能和水能等,可以取代化石燃料,降低碳排放。目前,在风... 详细信息

当前,大部分的能源来源都是化石燃料,如煤、石油和天然气,这些能源的使用导致了大量的二氧化碳排放,导致全球气候变暖和环境恶化。能源转型是实现碳中和的关键。清洁能源如太阳能、风能和水能等,可以取代化石燃料,降低碳排放。目前,在风能,太阳能,地热能,海洋能,生物质能等清洁能源的利用领域,已经吸引了世界各国学者专家的深入研究,诞生了很多研究成果。但是,在能源利用效率方面,面临技术、政策等多方面的挑战,有很大的提升空间。在能源的利用效率和利用形式上,仍然值得人们去继续探索。风能在发电领域的应用已经非常成熟,但是仍然存在发电效率低的问题。而将风力直接转化为热能,可以有效提高风力的利用率,因此,风力致热在近几年已经被人们开始重视。永磁涡电流致热是风力致热的一种方式,是通过永磁体将风力机的机械能转变为磁场能,磁场的变化引起金属定子内部形成涡电流,从而转化为焦耳热量。相较于其他风力致热方式,永磁涡电流致热的装置结构更加简单,致热效率更高,使用寿命更长。利用风力机,将风能转化为热能,来代替燃烧化石能源获得热能,对解决当前面临的能源问题和环境问题,非常有利。为了进一步提高永磁涡电流致热的效率,本文做了以下研究:(1)以水稻秸秆和牛的粪便为原材料,经过发酵处理后得到沼渣,然后通过水热炭化、高温热解,得到具有优良性能的沼渣生物炭材料。将得到的生物炭纳米材料与FeO合成后,制备成一种软磁复合纳米材料,并对其电磁性能进行表征。将其涂覆在涡电流致热装置外表面,通过优化永磁体发出的磁力线在金属定子内部的磁路的方式,研究其对致热装置的致热效果影响。(2)通过对前人的研究结果进行总结,制定涡电流装置方案,确定装置的外形尺寸和材料等参数。通过电磁仿真软件Maxwell,对永磁涡电流致热实验进行实物2D建模,然后在瞬态场解析模块中,对永磁涡流致热装置进行运动学仿真,对比分析在添加软磁涂层和未添加时,定子内磁力线的分布情况,和定子内产生的涡电流密度情况,以及不同的涂层厚度对致热装置的影响情况,证明软磁涂层对涡电流致热的提升效果。(3)使用建模软件Solidworks自行设计涡电流致热装置,联系工厂加工组装,进行实验。在200r/min,250r/min,300r/min三种情况下,测量定子表面温度,对比分析在添加涂层和未添加涂层时的升温速率,验证数值模拟方法的正确性,证明软磁涂层对永磁涡电流致热的效率提升作用。

关键词：水稻秸秆沼渣生物炭风能涡电流致热数值模拟仿真

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钢制同步器齿环精密成形技术研究

钢制同步器齿环精密成形技术研究

引用

作者：胡斌重庆大学

学位级别：硕士

精密成形技术是第二次世界大战以后，随着现代化大规模生产的发展，而发展起来的一种少无切削的新工艺。精密成形技术是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工(净成形技术near net shape technique或净成形技术net shape technique)，... 详细信息

精密成形技术是第二次世界大战以后，随着现代化大规模生产的发展，而发展起来的一种少无切削的新工艺。精密成形技术是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工(净成形技术near net shape technique或净成形技术net shape technique)，就可用作机械构件的成形技术。它改进了传统的毛坯成形技术，使之由粗糙成形变为优质、高效、高精度、轻量化、低成本、无公害的成形。成形的机械构件具有精确的外形、高的尺寸精度和形位精度、好的表面粗糙度。该项技术包括近净形铸造成形、精密塑性成形、精密连接、精密热处理、表面改性等专业领域。它有效地改善了产品的组织和性能。精锻使金属三向受压，晶粒及组织变细，致密度提高，微观缺陷减少。钢制同步器齿环如采用精锻还可以使金属流线沿齿形连续均匀分布，提高了齿的机械性能。且精锻齿的精度能达到精密级公差、余量标准，使得工件不需或者只需少量精加工就可进行热处理或直接使用，提高了生产效率及材料利用率，降低了生产成本，因此大大提高了同步器齿环的市场竞争能力。近年来，随着计算机技术的飞速发展，精锻技术也取得了巨大的进步。本课题以钢制同步器齿环为例，先利用模具CAD技术对同步器齿环进行三维实体建模，然后应用精锻理论、数值模拟仿真技术等对钢制同步器齿环的成形工艺过程进行数值模拟仿真分析。分析了金属在成形过程中各种场变量的变化，预测金属流动趋势，并就不同的凸、凹模结构及形状尺寸、坯料的尺寸、成形温度等作了模拟，确定了最优的凸、凹模结构、坯料尺寸等参数。并根据模拟仿真优化出来的结果设计出了一套合理的热精锻工艺和基于630吨摩擦压机的模具。最后利用模拟优化结果进行了生产实验，并将数值模拟结果与生产试验结果进行比较，得出了以下主要结论：在钢制同步器齿环热精锻成形工艺的研究过程中，我们使用了现在国际上最流行的体积成型分析软件DEFORM，对原工艺进行了模拟，发现其确实存在一定的缺陷，并且与实际生产基本一致。在此基础上我们对原工艺进行了改进，并通过模拟对坯料尺寸，凸模结构等进行了优化，使最终达到生产要求。我们还设计了一套适用于类似零件的通用模架。通过本课题的研究，将精密锻造理论，数值模拟仿真技术及模具CAD／CAM技术结合起来，达到了缩短产品开发周期、提高模具寿命、降低成本等目的。本课题的研究成果可以为其他同步器齿环的生产以及相关的模具设计提供理论和实践依据，并可直接用于指导生产。

关键词：同步器齿环精密锻造数值模拟仿真齿形充满

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火箭滑橇水刹车结构高速入水的动态分析

火箭滑橇水刹车结构高速入水的动态分析

引用

作者：徐文涛南京理工大学

学位级别：硕士

本文应用LS-DYNA软件分析了火箭滑橇的水刹车结构高速入水的载荷特性和溅水状态。文章首先回顾了国内外结构物入水的研究历史和发展状况,并且给出了结构物高速入水研究的重要意义。本研究利用ANSYS/LS-DYNA有限元计算软件中的流固耦合算... 详细信息

本文应用LS-DYNA软件分析了火箭滑橇的水刹车结构高速入水的载荷特性和溅水状态。文章首先回顾了国内外结构物入水的研究历史和发展状况,并且给出了结构物高速入水研究的重要意义。本研究利用ANSYS/LS-DYNA有限元计算软件中的流固耦合算法,对火箭滑橇的水刹车结构高速入水的动态响应特性进行了仿真分析,得到了溅水现象和压力波传播、阻力特性、阻力系数以及速度曲线和加速度曲线;特别是对高速冲击条件下引起的溅水现象给出了一个非常明确的物理图像。溅水状态对水刹车刀片的上部结构有较大的影响,对水漏斗装置会产生更大的影响。这个问题在以往的水刹车装置研究中很少引起关注。总之,该研究为火箭滑橇的水刹车结构设计提供了一个新的方法和技术参考。其数值仿真结果对高速入水的火箭滑橇的水刹车结构的设计具有一定的参考价值。

关键词：流固耦合动态响应载荷特性数值模拟仿真 ANSYS/LS-DYNA

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包钢钢线反向凝固实验与复合过程模拟仿真

包钢钢线反向凝固实验与复合过程模拟仿真

引用

作者：吴法宇东北大学

学位级别：硕士

包铜钢线在大大节省铜用量的同时,凭借其非凡的导电性能和高强度、耐腐蚀、抗冲击等优异的综合性能及其良好的焊接功能和磁性能,在通讯、输电、铁路电气化绳索等要求有支撑功能微电子工业领域以及机械、化工和包装等行业得到了广泛的应... 详细信息

包铜钢线在大大节省铜用量的同时,凭借其非凡的导电性能和高强度、耐腐蚀、抗冲击等优异的综合性能及其良好的焊接功能和磁性能,在通讯、输电、铁路电气化绳索等要求有支撑功能微电子工业领域以及机械、化工和包装等行业得到了广泛的应用和发展.而用无污染、短流程、低成本、高效率的液固相反向凝固法研究生产包铜钢线,则是在对国内外包铜钢线生产应用概念及其生产工艺进行总结和分析的基础上,该文的主要框架.该文的后半部分给出了液固相反向凝固法生产包铜钢线的计算机数值模拟仿真:即以傅利叶导热微分方程为基本模型,经转化和简化处理后,采用有限差分法数值解析了铜的浸覆过程;跟踪了在各种条件下,随时间、空间变化的计算域温度场的动态演进过程,全面分析了各个工艺参数对整个浸覆过程影响程度,并与实验结果进行比较得出了基本一致的规律.

关键词：反向凝固包铜钢线数值模拟仿真热阻温度场

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复杂海洋结构物防腐研究

复杂海洋结构物防腐研究

引用

作者：刘颖大连理工大学

学位级别：硕士

本文建立了复杂海洋结构物防腐系统数值模拟仿真软件系统,并在此基础上应用Visual Basic编制了界面软件,通过相应的算例验证了软件系统的通用性和实用性。并编制了舰船中常用的海水管道内壁阴极保护系统边界元计算网格的建模程序。 ... 详细信息

本文建立了复杂海洋结构物防腐系统数值模拟仿真软件系统,并在此基础上应用Visual Basic编制了界面软件,通过相应的算例验证了软件系统的通用性和实用性。并编制了舰船中常用的海水管道内壁阴极保护系统边界元计算网格的建模程序。目前对于防腐设计,采用先进的计算机数值模拟仿真计算技术,能够完全克服传统防腐设计方法中的固有缺陷,实现全寿命期内可控制和有预见性的复合防腐系统优化设计。论文中采用的数值计算方法是边界元法,为了运用边界元法进行计算,首先要建立模型以及把模型离散化,这是本论文主要要完成的工作。为完成论文所作的主要工作包括如下几部分。 (1)运用Fortran语言编制简单管节点的边界元计算网格建模程序,包括直管、弯管、L型管、T型管、y型管、平面K型管、空间K型管等。 (2)运用边界元法和分块边界元法对简单管节点形式的管道内壁防腐状态进行了。计算,对结果进行了分析。主要比较了弯管、L型管在确定阳极设计方案时与直管的设计方法是否一致。 (3)运用***软件完成复杂海洋结构物表面边界元计算网格建模。最后把计算网格信息存入数据文件。 (4)运用Fortran语言编制接口程序,完成应用***软件进行复杂海洋结构物表面建模数据文件向基于边界元法防腐系统数值模拟计算软件输入数据文件的转换。 (5)运用Visum Basic编制界面,集成上述功能程序及软件。 (6)应用JZ20-2NW单桩简易平台作为算例,验证整个系统的实用性和通用性。

关键词：腐蚀防护复杂海洋结构物网格剖分数值模拟仿真

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火炮膛内多点压力同步触发测试方法研究

火炮膛内多点压力同步触发测试方法研究

引用

作者：王亚军中北大学

学位级别：硕士

一直以来，火炮发射时，膛内的压力分布信息是内弹道研究的主要对象之一，也是评价火炮系统综合性能的重要参数之一，对新式武器的研制有着至关重要的作用和意义。综合国内外关于火炮系统的研究状况，火炮膛内的各点压力分布状况是一个... 详细信息

一直以来，火炮发射时，膛内的压力分布信息是内弹道研究的主要对象之一，也是评价火炮系统综合性能的重要参数之一，对新式武器的研制有着至关重要的作用和意义。综合国内外关于火炮系统的研究状况，火炮膛内的各点压力分布状况是一个值得探索研究的问题。面对火炮的特殊结构和实测时的恶劣环境，发射一发炮弹，如何把各点的压力同时测出来显得尤为重要。针对这一问题，在准确获取膛内单点压力的基础上，本文提出了基于火药燃烧光信号的火炮膛内多个压力测试仪同步触发的设想，并为实现这一设想做了以下几个方面的研究工作：（1）综述了内弹道学中有关膛压分布规律和膛内压力测试的国内外研究现状，并从火炮膛内结构，火药性能，装药结构，点火激励等方面重点说明了影响火炮膛内压力分布信息的因素。（2）重点介绍了基于光信号的火炮膛内多点压力测试同步触发的方案设计思路和为实现同步触发进行的压力测试仪的结构改造，并通过数据计算定量证明该设计的可行性。（3）详细阐述了光同步测试中外部光信号转换为系统触发信号所涉及的光敏器件和光电转换电路的设计，并计算了该电路特性参数。对基于外部光信号触发的系统电路进行调试，并对所采集的数据进行分析。（4）采用有限元动态分析软件LS-DYNA对密闭容器内火药燃压的分部信息进行数值模拟仿真，为同步触发实测实验时压力测试仪的数量和位置确定提供依据。

关键词：同步触发光电转换压力分布信息数值模拟仿真

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石油钻井绞车刹车轮的中频感应淬火仿真与实验研究

石油钻井绞车刹车轮的中频感应淬火仿真与实验研究

引用

作者：张显亮扬州大学

学位级别：硕士

刹车轮是石油钻井绞车刹车系统中的关键部件,主要完成控制大钩载荷的起升、下放、停止及大钩载荷下放速度的工作要求。刹车轮在一定的热载荷、机械冲击载荷、摩擦载荷的工况下进行工作,同时伴随有很大的扭矩,其最常见的失效形式有工作... 详细信息

刹车轮是石油钻井绞车刹车系统中的关键部件,主要完成控制大钩载荷的起升、下放、停止及大钩载荷下放速度的工作要求。刹车轮在一定的热载荷、机械冲击载荷、摩擦载荷的工况下进行工作,同时伴随有很大的扭矩,其最常见的失效形式有工作面磨损、工作面热疲劳龟裂、断裂等现象,因此安全性较好、使用周期较长的刹车轮一般要求其表面具有良好的耐磨性、心部具有足够的韧性。普通调质处理和淬火工艺通常不能满足刹车轮表面和心部的性能要求,因此本文采用调质处理后进行感应加热表面淬火的先进工艺,通过温度场、残余应力场仿真和实验研究,从显微组织、硬度分布、表面残余应力和摩擦磨损性能方面进行了详细分析,提高了其耐磨性和使用寿命。由于感应加热淬火过程是一个复杂的非线性电-磁-热多物理场耦合过程,测量感应加热淬火的温度场和残余应力分布较为复杂和困难,而且一般只能测量有限点的数据,为了获得相关变量在整个区域内完整而详尽的数据,本文利用ANSYS/Multiphysics有限元分析软件对试样的表面感应加热淬火过程进行了数值模拟分析。采用磁-热耦合分析方法模拟计算了试样感应加热淬火的加热温度场分布,喷水冷却后的温度场分布,长时间在空气中冷却后的温度场分布,以及淬火后的残余应力分布。利用数值模拟得到的一些重要结论和工艺参数作为指导参考对刹车轮进行感应加热表面淬火,并与常规淬火试样进行对比试验研究,结果表明：试验实测的试样表面温度、表面残余应力与模拟仿真结果基本吻合；感应加热淬火试样的表面淬硬层组织为隐晶马氏体,比常规淬火试样的马氏体组织更为细小,而心部仍保持调质状态的索氏体组织；感应加热淬火的淬硬层深度为5mm,硬度由表层至心部存在梯度分布,在淬硬层深度范围内,从表面至距表面4mm左右的硬度高于常规淬火的硬度(高30-50HV),而4mm到5mm的硬度略低于常规淬火的硬度；感应加热表面淬火和常规淬火试样表面均表现为残余压应力,但前者(425.7MPa)要大于后者(318.4MPa)；感应淬火试样与对偶件之间的摩擦系数(平均值在0.4左右)高于常规淬火和原调质状态试样与对偶件之间的摩擦系数(平均值分别在0.38和0.3左右),表现出较优异的摩擦性能和制动性能,而在相同试验条件下,感应加热淬火试样的磨损量明显小于常规淬火试样的磨损量,具有更好的耐磨性能。为了进一步提高石油钻井绞车刹车轮的耐磨性能和抗疲劳龟裂能力,本文对感应加热表面淬火后的试样进行了喷丸强化,主要研究了喷丸前后工件表面的硬度梯度变化、残余应力变化和磨损性能变化。试验研究结果表明：试样表面喷丸强化层的显微硬度较喷丸前试样有了较大程度的提高,其最大值为719.5HV,比喷丸前试样提高了8.6%,同时随着距表面距离的增加,其硬度值也趋同于喷丸前的显微硬度,喷丸强化的影响层深度在0.5mm-1mm之间；喷丸过程中,试样表面发生塑性变形,强化层内残余压应力提高,其表面残余压应力值为625.3MPa,较喷丸前提高了199.6MPa；试样经喷丸强化后的耐磨性增大,磨损失重减少,未喷丸试样在磨损80min后,磨损失重为39.5mg,而经喷丸强化后的试样磨损失重为37mg,其磨损失重减少了6.8%。

关键词：刹车轮感应加热表面淬火摩擦磨损数值模拟仿真喷丸强化

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相位角120°锻造曲轴探伤磁痕产生机理及减轻方法

相位角120°锻造曲轴探伤磁痕产生机理及减轻方法

引用

作者：张光华重庆大学

学位级别：硕士

曲轴是内燃机中关键传动部件,其性能对内燃机的工作性能具有重要影响。由于锻造改性的优势明显,所以当前曲轴铸改锻工艺比较普遍。对于曲轴热锻成形工艺,材料自由缺陷、锻造工艺不恰当、工人实际操作偏差等均会造成许多产品缺陷,如裂纹... 详细信息

曲轴是内燃机中关键传动部件,其性能对内燃机的工作性能具有重要影响。由于锻造改性的优势明显,所以当前曲轴铸改锻工艺比较普遍。对于曲轴热锻成形工艺,材料自由缺陷、锻造工艺不恰当、工人实际操作偏差等均会造成许多产品缺陷,如裂纹、晶粒粗大、错移及折叠等。所以预防以及检测成形过程中的缺陷成为保证曲轴产品质量的关键。磁粉探伤是检测曲轴表面及皮下表层缺陷的一种重要的方式,通过探伤可以无损的检测出附在表层而肉眼无法观察到的细小裂纹,并且能够准确锁定裂纹的位置。通过磁粉探伤检测出来的缺陷或疑似缺陷统称为磁痕。目前曲轴磁痕的发生率比较普遍。本文以典型的相位角为120°的锻造曲轴为例,基于理化实验与数值模拟,分析了该曲轴磁痕产生的原因。通过理化试验得出:磁痕探伤得到的磁痕是表面微米级细小裂纹的一种显示;这些细小的裂纹是由于沿变形方向分布的化合物成分为MnS和MoS夹杂物暴露在曲轴表面脱落后形成的;曲轴内部组织存在较严重的带状组织,这些带状组织与夹杂物的形成同Mn、Mo及S元素的偏析有关。通过对曲轴锻造工艺的数字模拟,从坯料体内部自由缺陷在坯料变形过程中发生移动的角度来分析探伤磁痕总是集中在1、3、4、6号连杆轴颈分模面内侧及过渡圆角处分布的原因,提出将连续的坯料体分为表层优质层和中心次优质层的包覆结构假设,建立了相应的数值模型,在通过Deform 3D模拟出曲轴成形过程中这两层金属的流动与分布状态,获得了内部自由缺陷在锻件中的堆积趋势及原工艺下的成形速度场对优质层和次优质层流动的影响规律。结果表明:终锻结束后在1、3、4、6号连杆轴颈分模面内侧附近及过渡圆角处主要由中心次优质层金属填充并有厚度较薄的表层优质层金属,这些部位在机加工后中心此优质层金属直接大面积裸露在锻件表面,成为自由缺陷富集的危险区;终锻成形过程中连杆轴颈横截面上金属的单方向流动加大了自由缺陷在危险区的聚集趋势。最后依据分析结果,从原材料及锻造工艺方面提出了减轻曲轴磁痕的方法,优化了预锻模具连杆轴颈部位的筋板结构,根据模拟结果对比原工艺和优化工艺,发现预锻模具修改后,终锻中后期在连杆轴颈处金属流动的速度场实现了向两侧分流,该处内侧次优质层的宽度减少了28.9mm,优化后的工艺在减轻磁痕方面有更好的表现。

关键词：曲轴磁痕机理数值模拟仿真工艺优化

来源：评论

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盾构切削穿越背景下既有桥梁桩基的竖向位移影响分析及加固技术研究

盾构切削穿越背景下既有桥梁桩基的竖向位移影响分析及加固技术研...

引用

作者：徐伟真广州大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国城市化的迅速推进,地面交通拥堵问题日益严重。为了缓解这一压力,人们开始更加关注地下空间资源的开发利用。由于地铁盾构施工不时会遇上无可避免的建筑物时,需切削建筑部分桩基,从而导致一系列安全问题产生。因此,在盾... 详细信息

近年来,随着我国城市化的迅速推进,地面交通拥堵问题日益严重。为了缓解这一压力,人们开始更加关注地下空间资源的开发利用。由于地铁盾构施工不时会遇上无可避免的建筑物时,需切削建筑部分桩基,从而导致一系列安全问题产生。因此,在盾构切削桩基后,如何确保既有建(构)物结构安全具有一定工程研究意义。本文依托某市地铁盾构区间切削穿越既有桥梁桩基工程项目为研究背景,采用Midas GTS NX数值模拟仿真软件、Matlab计算编程软件结合盾构切削桩基相关理论进行盾构切削穿越背景下既有桥梁桩基的竖向位移影响分析及加固技术研究,以下为本文工作内容: (1)提出基于两阶段法的桩基竖向位移修正公式。系统调研了国内外关于盾构机直接切削桩基工程案例,整理归纳盾构掘进过程中对地层位移研究相关计算方法。基于Loganathan&Poulos地层土体竖向位移计算公式,提出了两种计算被切削桩基竖向位移的修正方法:(1)预先修正土体位移法(方法一)和(2)直接修正桩基位移法(方法二)。 (2)依托某市地铁盾构区间切削穿越既有桥梁桩基工程项目,通过两种修正方法计算被切桩基的竖向位移,与数值模拟计算结果对比,结果表明:方法一、方法二和数值模拟法三种方法计算的被切桩基竖向位移曲线规律大致相同,而且直接修正桩基位移法与数值模拟法计算结果更为接近。方法一和方法二均适用于本文所依托的项目中盾构施工前对被切削桩基竖向位移的初步预测,可为其他类似工程项目提供参考。 (3)桩基加固技术选取及参数分析。在综合考虑了桩基切削后的竖向位移、承载力以及本工程所处的地理环境等多重因素后,对各种桩基加固施工技术进行了深入调研和筛选,拟采用袖阀管注浆加固方法。对于该方法,进行了详尽的参数分析,包括弹性模量、粘聚力、摩擦角、注浆高度和注浆范围等。经过规范的验算,结果表明:在本文所依托的项目中,即使在盾构机切削桩基后,桩基的承载力仍能满足桥梁结构的安全运行需求;在综合经济性和安全性的考虑下,认为无需采用注浆方法对桩基进行加固,该发现可为其他类似工程项目提供参考。

关键词：盾构隧道切削桩基两阶段法数值模拟仿真注浆加固

来源：评论

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柴油机SCR后处理系统混合器CFD仿真与优化设计

柴油机SCR后处理系统混合器CFD仿真与优化设计

引用

作者：任毅南京理工大学

学位级别：硕士

柴油发动机拥有输出功率大、扭矩高、动力强的优势,因此在机械、铁路、航空、军工等行业中都有着广泛用途,但其产生的废气排放物却是很多污染事故的根源。2019年7月1日,我国开始执行国VI重型柴油机的排放政策,反映出我国对发动机所排放... 详细信息

柴油发动机拥有输出功率大、扭矩高、动力强的优势,因此在机械、铁路、航空、军工等行业中都有着广泛用途,但其产生的废气排放物却是很多污染事故的根源。2019年7月1日,我国开始执行国VI重型柴油机的排放政策,反映出我国对发动机所排放污染物的控制逐渐严格。在处理污染排放物的技术中,选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction,SCR）是一种解决NOx污染问题的有效手段。本文主要以国内某公司的柴油机为研究目标,针对其后处理系统混合器存在的结晶问题进行优化分析。首先建立SCR系统的CFD（Computational Fluid Dynamics,CFD）仿真模型,主要包括尿素液滴破碎模型、尿素液滴撞壁模型、尿素液滴蒸发模型、液膜模型和尿素结晶产生与分解模型等,并对仿真模型加以试验验证,验证后的模型可以实现对尿素结晶位置及氨气均匀性的预测。利用搭建的SCR仿真模型在不同工况下进行计算分析,遴选了其中尿素结晶问题最大的工况并进行后续优化设计。基于SCR系统优化设计的相关评价指标,尿素结晶和氨气分布均匀性,择选了混合器的9种不同结构参数进行单因素的仿真计算,得到不同结构参数对SCR系统的固体尿素的生成及氨气均匀性的影响变化。分析结果表明,只有部分混合器结构参数对尿素结晶及氨气分布均匀性的影响体现为线性关系,因此需要对不同结构参数进行综合考量。利用Isight软件进行了混合器结构参数的优化设计,完成了对SCR系统氨气均匀性及尿素结晶的多目标优化。优化结果经数值模拟计算验证,氨气均匀性提高了5.3%,固体尿素质量减少14.5%。综上所述,本课题研究无论从理论方法还是实际工程效益上,均具有重要的研究意义。

关键词： SCR 尿素结晶物数值模拟仿真混合器优化

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