本文關鍵詞：往復式迷宮密封壓縮機氣缸系統(tǒng)熱機耦合與流場有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：低溫BOG往復式迷宮密封壓縮機工作時吸排氣溫度低、壓力大，其氣缸與活塞體均承受較大的低溫載荷與機械載荷，本文針對沈陽遠大壓縮機股份有限公司的某型號往復式迷宮密封壓縮機進行研究。由于該型號壓縮機氣缸系統(tǒng)中各零部件的結構較為復雜，導致氣缸系統(tǒng)各零部件的熱應力與機械應力分布較不均勻，容易發(fā)生破壞。因此，，分析和研究該型號壓縮機氣缸系統(tǒng)零部件的溫度載荷與機械強度，特別是熱機耦合方面的綜合性問題對于提高壓縮機的工作穩(wěn)定性、工作效率、以及經(jīng)濟性都具有重要的意義。 本文首先介紹了CAE技術在壓縮機領域中的相關應用以及熱機耦合數(shù)值分析技術和CFD技術在壓縮機分析中的應用。論述了壓縮機氣缸和活塞體的在傳熱及熱應力方面的基本理論、方程及有限元分析的求解方法。 本文中間部分采用有限元分析方法分別對壓縮機的氣缸和活塞體進行溫度場、應力場以及熱機耦合三個方面分析。在有限元分析過程中，根據(jù)相關資料建立氣缸與活塞體三維模型，導入ANSYS軟件并進行網(wǎng)格劃分，根據(jù)相關經(jīng)驗公式并結合具體工況參數(shù)，確定邊界條件，進行有限元分析。 最后，本文應用CFD軟件FLUENT對氣體壓縮過程中的溫度和壓力進行數(shù)值模擬分析。在模擬分析過程中，討論了流場數(shù)值模擬分析的流程，重點對流體流動的相關控制方程進行論述，并通過運用動網(wǎng)格技術對氣缸內(nèi)氣體的溫度與壓力隨曲柄轉角轉動的變化過程進行全面求解。
【關鍵詞】：氣缸 活塞體 有限元 熱機耦合 CFD
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH457
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題研究的目的及意義11-12
• 1.2 熱機耦合數(shù)值分析技術12-14
• 1.2.1 熱機耦合方法的分類12
• 1.2.2 熱機耦合分析技術國內(nèi)外發(fā)展概況12-14
• 1.3 CFD 輔助工程的應用14-16
• 1.3.1 CFD 輔助工程14-15
• 1.3.2 CFD 輔助工程的發(fā)展概況15-16
• 1.4 課題的主要研究內(nèi)容16-17
• 第二章 壓縮機氣缸及活塞體熱負荷分析模型及研究方法17-25
• 2.1 壓縮機氣缸及活塞體的傳熱模型17-19
• 2.1.1 傳熱分析的理論基礎17-18
• 2.1.2 導熱微分方程18-19
• 2.2 壓縮機氣缸及活塞體的熱應力基本方程和定解條件19-22
• 2.2.1 熱彈性問題的基本方程19-20
• 2.2.2 熱彈性問題的邊界條件20-21
• 2.2.3 導熱問題的有限元分析理論21-22
• 2.3 壓縮機氣缸及活塞體熱負荷分析的有限元方法22-23
• 2.3.1 有限元分析方法概述22
• 2.3.2 有限元分析方法基本求解過程22-23
• 2.4 幾何建模軟件及有限元分析工具23-24
• 2.4.1 幾何建模軟件23
• 2.4.2 有限元分析軟件23-24
• 2.5 本章小結24-25
• 第三章 氣缸應力與應變的有限元分析25-39
• 3.1 氣缸的建模及網(wǎng)格處理25-27
• 3.1.1 氣缸體的幾何模型25-26
• 3.1.2 氣缸體的網(wǎng)格劃分26-27
• 3.2 氣缸熱機耦合分析的邊界條件27-31
• 3.2.1 計算氣缸體的熱邊界條件27-30
• 3.2.2 氣缸的工作載荷及位移約束30-31
• 3.2.3 氣缸的材料特性31
• 3.3 氣缸的穩(wěn)態(tài)溫度場及熱應力計算31-35
• 3.3.1 標準工況下氣缸的穩(wěn)態(tài)溫度場分布31-33
• 3.3.2 標準工況下氣缸的熱應力與熱變形33-35
• 3.4 機械載荷作用下氣缸的應力與應變分析35-37
• 3.4.1 機械載荷作用下氣缸的應力分布35-36
• 3.4.2 機械載荷作用下氣缸的應變36-37
• 3.5 氣缸的復合應力與應變分析37-38
• 3.5.1 復合載荷作用下氣缸的應力分布37-38
• 3.5.2 氣缸在綜合應力作用下的變形量分布與分析38
• 3.6 本章小結38-39
• 第四章 活塞體應力與應變的有限元分析39-56
• 4.1 活塞體的建模及網(wǎng)格處理39-41
• 4.1.1 活塞體幾何模型構建39-40
• 4.1.2 活塞體網(wǎng)格劃分40-41
• 4.2 活塞體邊界條件41-48
• 4.2.1 活塞體接觸問題的處理41-42
• 4.2.2 計算活塞體的熱邊界條件42-44
• 4.2.3 活塞的材料特性44
• 4.2.4 氣缸的機械載荷及位移約束44-48
• 4.3 活塞的溫度場及熱應力計算48-51
• 4.3.1 標準工況下活塞的溫度場及熱通率48-50
• 4.3.2 溫度載荷作用下活塞的熱應力及熱變形50-51
• 4.4 活塞的機械應力與應變51-53
• 4.4.1 機械載荷作用下活塞體的應力分布51-52
• 4.4.2 機械載荷作用下活塞體的應變52-53
• 4.5 復合載荷作用下活塞體的應力與應變53-55
• 4.5.1 復合載荷作用下活塞體的應力分布53-54
• 4.5.2 復合載荷作用下活塞體的應變54-55
• 4.6 本章小結55-56
• 第五章 氣體壓縮過程數(shù)值模擬分析56-73
• 5.1 幾何模型的構造56-57
• 5.2 氣缸內(nèi)流場數(shù)值模擬分析流程57-61
• 5.2.1 求解步驟57-58
• 5.2.2 流體流動的控制方程58-59
• 5.2.3 標準 k 模型的控制方程組59-60
• 5.2.4 動網(wǎng)格守恒方程60-61
• 5.2.5 計算方法61
• 5.3 網(wǎng)格劃分61-64
• 5.3.1 網(wǎng)格的劃分及邊界條件61-62
• 5.3.2 動網(wǎng)格的劃分62-64
• 5.4 氣體壓縮過程的數(shù)值模擬分析64-72
• 5.4.1 氣體壓縮過程中缸內(nèi)壓力變化規(guī)律64-67
• 5.4.2 氣體壓縮過程中缸內(nèi)平均壓力變化規(guī)律67-68
• 5.4.3 氣體壓縮過程中溫度變化規(guī)律68-71
• 5.4.4 氣體壓縮過程中缸內(nèi)平均溫度變化規(guī)律71-72
• 5.5 本章小結72-73
• 第六章 結論73-75
• 6.1 結論73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻75-77
• 在學研究成果77-78
• 致謝78

【共引文獻】

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本文編號：278186