本文關(guān)鍵詞：高壓氧艙內(nèi)流體流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型的建立及其有限元分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了降低高壓氧艙內(nèi)的噪聲和更快速地設(shè)計(jì)高壓氧艙,本文建立了高壓氧艙的數(shù)學(xué)模型。本文使用矢通量分裂計(jì)算格式數(shù)值計(jì)算求解了高壓氧艙流場中流體流動(dòng)的守恒型狀態(tài)方程。并輔助以初始條件、邊界條件、網(wǎng)格劃分和時(shí)間步長等計(jì)算要素,得到了流場中從開始流動(dòng)到流動(dòng)接近停止的各個(gè)時(shí)間步各參數(shù)的瞬態(tài)分布情況。通過對數(shù)據(jù)的圖形展示,可以得出流動(dòng)的流速變化規(guī)律、激波的位置、壓強(qiáng)和溫度的變化情況等信息。接著,本文把數(shù)值計(jì)算的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比,發(fā)現(xiàn)二者吻合度較高。由此證明了數(shù)值計(jì)算定性地研究流場的變化趨勢的可行性。同時(shí),本文對高壓氧艙流場使用FLUENT軟件進(jìn)行了仿真分析。并把分析的結(jié)果和先前的數(shù)值計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了比較�？梢园l(fā)現(xiàn)二者的分析結(jié)果基本一致。然后,本文對高壓氧艙模型進(jìn)行了簡化,使用噴管模型計(jì)算出高壓氧艙模型處在完全亞聲速工況時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足的出入口的壓強(qiáng)比值。再后來,本文對高壓氧艙的管道的摩擦性對流動(dòng)的影響進(jìn)行了分析。最后,本文對高壓氧艙內(nèi)噪聲的來源、降噪的方法進(jìn)行了討論。
【關(guān)鍵詞】：矢通量分裂格式 高壓氧艙 流場計(jì)算 CFD 仿真 放氣實(shí)驗(yàn) 噪聲
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH789;TB115
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 高壓氧艙簡介8-9
• 1.1.1 高壓氧艙的類型8
• 1.1.2 醫(yī)用空氣加壓氧艙設(shè)備的基本組成8-9
• 1.1.3 醫(yī)用空氣加壓氧艙設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9
• 1.2 高壓氧艙在設(shè)計(jì)及使用方面所面臨的問題與不足9-10
• 1.2.1 高壓氧艙在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲9-10
• 1.2.2 高壓氧艙的設(shè)計(jì)工作效率低10
• 1.3 氣體動(dòng)力學(xué)的研究現(xiàn)狀10
• 1.4 計(jì)算流體力學(xué)的現(xiàn)狀、不足以及應(yīng)用情況10-14
• 1.4.1 計(jì)算流體力學(xué)的現(xiàn)狀10-11
• 1.4.2 計(jì)算流體力學(xué)現(xiàn)在存在的不足11-12
• 1.4.3 計(jì)算流體力學(xué)一些最新發(fā)展成果和應(yīng)用12-14
• 1.4.3.1 CFD的一些新進(jìn)展12
• 1.4.3.2 CFD的一些新的應(yīng)用成果12-14
• 1.5 本課題的目的、意義和研究方法14-16
• 1.5.1 研究的目的14-15
• 1.5.2 研究的意義15
• 1.5.3 研究方法15-16
• 2 本論文用到的流體力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)知識(shí)16-26
• 2.1 流體力學(xué)部分16-22
• 2.1.1 一些基本概念16-17
• 2.1.2 流體運(yùn)動(dòng)基本方程17-20
• 2.1.2.1 氣體的狀態(tài)方程17-18
• 2.1.2.2 常比熱容完全氣體的熱力學(xué)關(guān)系式18
• 2.1.2.3 粘性流動(dòng)方程（納威-斯托克斯方程）18-19
• 2.1.2.4 無粘流動(dòng)方程（歐拉方程）19-20
• 2.1.3 關(guān)于守恒型方程和非守恒型方程的評(píng)述20
• 2.1.4 不同類型偏微分方程的一般特性：對流體力學(xué)物理和計(jì)算的影響20-21
• 2.1.5 守恒型方程的雅克比21-22
• 2.2 空氣動(dòng)力學(xué)部分（一些基本概念）22-23
• 2.3 計(jì)算流體力學(xué)的離散化基礎(chǔ)23-26
• 2.3.1 離散化方法的分類23
• 2.3.2 有限差分簡介23-24
• 2.3.3 顯示和隱式算法：評(píng)述和對比24
• 2.3.4 誤差及穩(wěn)定性分析24
• 2.3.5 網(wǎng)格劃分簡介24-25
• 2.3.6 迎風(fēng)格式25-26
• 3 高壓氧艙的數(shù)學(xué)模型26-58
• 3.1 數(shù)學(xué)模型26-33
• 3.1.1 物理簡化模型26-27
• 3.1.2 流動(dòng)的控制方程27
• 3.1.3 控制方程的雅克比矩陣27-28
• 3.1.4 矢通量分裂格式28-31
• 3.1.5 網(wǎng)格的劃分31
• 3.1.6 初始條件的設(shè)定31-32
• 3.1.7 邊界條件的處理32-33
• 3.1.7.1 入流邊界條件32
• 3.1.7.2 壁面邊界條件32
• 3.1.7.3 特殊的網(wǎng)格點(diǎn)32-33
• 3.1.8 時(shí)間步長的計(jì)算33
• 3.2 數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果33-38
• 3.3 實(shí)驗(yàn)研究38-42
• 3.3.1 PLC控制系統(tǒng)39-41
• 3.3.1.1 SIMATIC CPU226CN AC/DC/繼電器39-40
• 3.3.1.2 模件技術(shù)指標(biāo)40
• 3.3.1.3 上位機(jī)技術(shù)指標(biāo)40-41
• 3.3.1.4 現(xiàn)場控制網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)41
• 3.3.1.5 系統(tǒng)擴(kuò)展性41
• 3.3.1.6 PLC控制系統(tǒng)基本配置41
• 3.3.2 變送器及傳感器41-42
• 3.3.2.1 壓力傳感器41-42
• 3.3.2.2 變送器及傳感器基本配置42
• 3.4 數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與對比42-46
• 3.5 關(guān)于提高數(shù)學(xué)模型計(jì)算精度的討論46-47
• 3.5.1 MacCormack格式46-47
• 3.5.2 數(shù)值耗散與人工粘性47
• 3.5.3 在MacCormack格式中加入人工粘性47
• 3.6 艙體與儲(chǔ)氣瓶內(nèi)的壓強(qiáng)比值和超音速流動(dòng)之間的關(guān)系47-51
• 3.6.1 管道的主要物理特性和解析解48-49
• 3.6.2 管道在各種壓比下的工況49-51
• 3.6.2.1 管.正激波工況50-51
• 3.6.2.2 喉部為臨界截面亞聲速流工況51
• 3.7 管道的摩擦對流動(dòng)的影響51-54
• 3.7.1 最大管長52-53
• 3.7.2 摩擦擁塞53-54
• 3.8 產(chǎn)生噪聲的原因分析及其避免方法54-55
• 3.8.1 噪聲原因分析54-55
• 3.8.1.1 流速過大產(chǎn)生的噪聲54
• 3.8.1.2 流動(dòng)產(chǎn)生的激波發(fā)出噪聲54
• 3.8.1.3 其他可能的原因54-55
• 3.8.2 降低以及消除噪聲的方法55
• 3.9 本章小結(jié)55-58
• 4 CFD仿真分析58-84
• 4.1 各種CFD軟件的簡介與評(píng)論58-61
• 4.1.1 PHOENICS58
• 4.1.2 STAR-CD58-59
• 4.1.3 STAR-CCM+59
• 4.1.4 CFX59-60
• 4.1.5Fluent60-61
• 4.2 Fluent軟件的功能簡介61-62
• 4.2.1 FLUENT計(jì)算類型及應(yīng)用領(lǐng)域61
• 4.2.2 FLUENT求解步驟61-62
• 4.2.2.1 制定分析方案61
• 4.2.2.2 求解步驟61-62
• 4.3 湍流模型62-63
• 4.4 高壓氧艙流場的fluent仿真分析63-82
• 4.4.1 用GAMBIT建立計(jì)算區(qū)域，劃分網(wǎng)格和設(shè)置邊界條件63-69
• 4.4.1.1 文件的創(chuàng)建及求解器的選擇63-64
• 4.4.1.2 創(chuàng)建控制點(diǎn)64-65
• 4.4.1.3 創(chuàng)建邊65
• 4.4.1.4 創(chuàng)建面65-67
• 4.4.1.5 劃分網(wǎng)格67-68
• 4.4.1.6 指定邊界條件68-69
• 4.4.1.7 輸出網(wǎng)格文件69
• 4.4.2 使用FLUENT軟件計(jì)算69-75
• 4.4.2.1 啟動(dòng)FLUENT及網(wǎng)格的導(dǎo)入70-71
• 4.4.2.2 設(shè)置求解器及操作條件71
• 4.4.2.3 物理模型的設(shè)定71-72
• 4.4.2.4 材料性質(zhì)設(shè)定72
• 4.4.2.5 邊界條件的設(shè)定72-74
• 4.4.2.6 求解控制參數(shù)設(shè)定74-75
• 4.4.2.7 求解設(shè)定75
• 4.4.3 計(jì)算結(jié)果后處理75-82
• 4.5 本章小結(jié)82-84
• 5 結(jié)論、不足與展望84-88
• 5.1 結(jié)論84-85
• 5.2 不足之處85
• 5.3 展望85-88
• 致謝88-90
• 參考文獻(xiàn)90-94

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃杰;;高壓氧艙治療噪聲的測量與分析[J];中國醫(yī)學(xué)裝備;2013年05期

  本文關(guān)鍵詞：高壓氧艙內(nèi)流體流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型的建立及其有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：382372