煤气化用压缩机入口滤网的优化设计

【摘要】：锥形冲孔滤网作为一种过滤整流部件，虽然已经广泛地应用到各类旋转机械尤其是各类气体压缩机中，但是缺少相关的理论研究，为使其过滤整流机理更加透彻，本文通过数值方法对冲孔滤网的流动特性及受力情况进行了研究，在开孔率和厚度两方面对滤网进行了优化设计。 文中采用标准k-e两方程紊流模型和三维Navier-Stokes方程，数值求解方法采用SIMPLE算法，以商业软件ANSYS Workbench14.0作为计算平台。主要利用流体分析模块Fluent对带弯头的滤网管道的流场进行数值模拟，对滤网锥部进行了结构优化，通过改变孔径、开孔率，从管道压力损失、管道出口流场均匀性等角度分析6种开孔率下的流动特性，发现锥部优化后的滤网管道出口流场的均匀性有明显的提高，开孔率越大阻力损失越小，但滤网管道出口流场的均匀性随开孔率先增大后减小，在孔径12mm、开孔率58.1%时均匀性最佳。 其次，从流固耦合分析方法和结构静力学分析方法、第三强度理论判定依据和第四强度理论判定依据四方面进行比较，同时以工程实际为最终判定依据，结果表明：对冲孔滤网进行应力分析时应采用流固耦合分析方法计算应力，并采用基于第四强度理论的判定准则进行校核。 【关键词】：冲孔滤网 应力分析 开孔率 流场 结构优化
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ545
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题背景及意义11-12
• 1.2 滤网研究现状12-13
• 1.3 开孔问题研究现状13-15
• 1.3.1 薄壳理论13-14
• 1.3.2 有限元理论14
• 1.3.3 科学试验14-15
• 1.4 分析设计准则15
• 1.5 本文研究的主要内容15-17
• 第2章 流场分析和应力分析的基本理论17-31
• 2.1 流场分析理论17-21
• 2.1.1 CFD 软件简介17-18
• 2.1.2 湍流模型18-19
• 2.1.3 气相控制方程19-20
• 2.1.4 数值计算方法20-21
• 2.1.5 边界条件21
• 2.2 应力分析理论21-30
• 2.2.1 强度理论21-24
• 2.2.2 常规设计方法24-25
• 2.2.3 分析设计方法25-27
• 2.2.4 常规设计方法与分析设计方法的比较27
• 2.2.5 压力容器设计与计算机辅助工程27-28
• 2.2.6 有限元法及应用28-29
• 2.2.7 流固耦合理论29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第3章 压缩机入口滤网内流场的数值分析31-41
• 3.1 计算模型及介质参数31-33
• 3.2 滤网整流作用分析33-34
• 3.3 滤网的优化设计34-40
• 3.3.1 滤网的作用34-37
• 3.3.2 滤网结构优化37-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 压缩机入口滤网的应力分析41-51
• 4.1 结构静力分析41-43
• 4.1.1 几何模型41-42
• 4.1.2 固体控制方程42
• 4.1.3 施加载荷与约束42-43
• 4.1.4 静力结构分析方法下的应力分析与评定43
• 4.2 流固耦合分析43-48
• 4.2.1 流固耦合方程44
• 4.2.2 施加流固耦合载荷44-45
• 4.2.3 流固耦合分析方法下的应力分析与评定45-48
• 4.3 静力结构分析结果与流固耦合分析结果的比较48-49
• 4.4 滤网的厚度优化设计49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-55
• 附录55-58
• 学位期间取得的研究成果及发表的学术论文58-59
• 致谢59

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