文档分类：
在线文档经过高度压缩，下载原文更清晰。
淘豆网网友近日为您收集整理了关于[优秀论文]高压给水加热器温度场及流场的CAE分析研究的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：[优秀论文]高压给水加热器温度场及流场的CAE分析研究 上海交通大学硕士学位论文高压给水加热器温度场及流场的CAE分析研究姓名:李平申请学位级别:硕士专业:机械设计及理论指导教师:蒋丹上海交通大学硕士学位论文摘要I高压给水加热器温度场及流场的 CAE 分析研究摘要随着现代计算机技术的飞速发展以及计算机辅助工程(CAE)技术的日益成熟,工程系统中的各种数学模型和数值算法不断完善与更新,使得以计算流体动力学(CFD)为基础的 CAE 技术在流体的科学研究和实际工程中越来越受到现代科技界和工程界的重视。目前,对工业设备中一些复杂热力设备(如管壳式换热器、大型冷凝器、冷却塔等)的数值模拟研究与应用正在逐步发展。通过与上海动力设备有限公司的科研合作,本文提出将数值模拟的分析方法应用到高压给水加热器设备,以期通过对其温度场和流场的 CAE 分析研究,对该企业在设备及其零部件的设计优化和改进方面提供更好的手段和更可靠的依据。经过对高压加热器设备的传统设计方法和设备特点的分析,并结合企业当前的实际情况,本文运用大型通用有限元分析软件 ANSYS 对高压加热器的关键部位,如蒸汽冷却段入口、上级疏水入口及蒸汽冷却段内部等,进行了温度场、流场的分析研究。参照实际工艺参数,并结合理论计算,对所研究的问题进行合理的简化和假设,建立对应的数学模型(如湍流模型、多孔介质模型)和有限元模型,实现对该设备的数值模拟和仿真。其模拟结果与设备设计中的理论计算结果基本相符,对制造企业在产品设计与研发方面具有实际的指导意义和参考价值。另外,采用三维数值模拟与二维数值模拟相结合的方式,在三维分析的基础上提出二维的简化模型,利用 ANSYS 参数化设计语言 APDL,上海交通大学硕士学位论文摘要II自动完成有限元模型的参数化建模、加载、求解等过程,实现对蒸汽冷却段内不同形式隔板下的流场的参数化数值模拟。可以通过对相应参数的调节来修改模型尺寸、材料属性参数、边界条件和网格密度等,从而智能化地自动完成不同条件下流动特性的分析,快速得到不同结构对流场分布状况的影响的直观信息,达到对隔板(折流板)的结构优化设计。本文通过对高压加热器温度场及流场的 CAE 分析研究,对设备结构、流体流动及传热之间的相互影响和相互作用有了更加深入和直观的认识与了解,这对于设备设计和优化具有重要的意义。CAE 分析研究的基本特征就是数值模拟和计算机实验,以后它将在很大程度上替代耗资巨大的实验设备,并逐步替代经验的设计理论,在科学研究和工程技术中产生巨大的影响。关键词:温度场,流场,数值模拟,优化设计,ANSYS,CFD,高压加热器上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACTIIICAE Analysis and Research on Temperature Field and Flow Field ofHigh-pressure Feed Water HeaterABSTRACTWith the development of puter technology puterAided Engineering (CAE) technology, various mathematical models andnumeric algorithms have been perfected and updated. CAE technology putational Fluid Dynamics (CFD) is being paid more attention inscience research and practical engineering. Nowadays, the research andapplication of numerical simulation is working up for plex heatingpower equipments such as shell and tube exchanger, large-scale condenser,cooling tower etc. In this paper numerical simulation is applied tohigh-pressure heater to analyze its temperature field and flow field bycooperating with Shanghai Power Equipment Co.Ltd (SPEC), hoping toprovide better approaches and more reliable references for the designoptimization and the improvement of equipment and parts in SPEC.According to the equipment’s features pany’s situation,high-pressure heater’s vital areas such as temperature fields at inlet of DSZ(Desuperheating Zone), drips inlet, and flow field and temperature field insideDSZ, were studied with universal finite element analysis software ANSYS.After making some simplifications and hypothesis, correspondingmathematical models including turbulence model, porous media model, andfinite element models were set up and then the simulations were realized. Theresults are in accord with puting results and can be regard asreferences for engineering design.What’s more, the porous media model in the thermal shields wassimplified as 2-D model based on 3-D simulation. The fluid in the DSZ withdifferent baffles was simulated with ANSYS Parameter Design Language上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACTIV(APDL), which can automatically perform the processes such asparameterized modeling, loading, and solving etc. The flow characteristic canbe achieved quickly in the different conditions, and then the baffles’ structureoptimization design is achieved.Through CAE analysis and research on temperature field and flow field ofhigh-pressure heater, it is more deeply understood that the interrelationshipand interaction are among the equipment’s structure, fluid flow and heattransfer which is very important to the equipment’s design and optimization.The basic features of CAE analysis and research is numerical simulation puter. In the future it will replace expensive experimental equipments to agreat extent, and gradually replace empirical formulas and design theories.Numerical simulation technology will bring a great influence on scienceresearch and engineering.Keywords: temperature field, flow field, numerical simulation, optimizationdesign, ANSYS, CFD, high-pressure heater上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:李平日期: 2007 年 3 月 10 日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□,在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□√。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名:李平指导教师签名:蒋丹日期:2007 年 3 月 10 日日期:2007 年 3 月 10 日上海交通大学硕士学位论文第一章绪论第 1 页第一章绪论1.1 课题的背景及意义高压给水加热器(即高压加热器,简称高加)是核电、火电厂机组热力系统的一个重要组成部分,它承受较高的汽水参数,工作环境恶劣。因此,对加热器系统的设备性能研究与对系统合理用能及节能研究分析是大多数电厂的主要研究课题。目前,国内关于大型承压设备的研究工作主要集中在承压设备安全和产品研制方面,在基础研究和应用基础研究领域相对薄弱,具有自主知识产权的核心技术、专利技术、成套技术还很少,大型承压设备绝大多数由国外成套引进[1]。作为高温高压的大型换热设备,高压加热器存在一定的技术难度,故多数是从国外引进设计制造专利技术,甚至相应的一些材料和零部件等也是从国外购入,故大量技术数据和指标直接或间接来源于国外标准,缺乏针对我国具体情况进行的验证性分析和试验。随着计算机技术的普及和不断提高,puter Aided Engineering,简称 CAE)技术为工业生产带来了巨大的好处。通过CAE puter Aided Design,简称 CAD)、puter Aided Manufacturing,简称 CAM)等技术的结合,使企业能对现代市场产品的多样性、复杂性、可靠性、经济性等做出迅速反应,增强企业的竞争能力[2]。中国在 CAE 技术上和国外相差并不大,但在应用方面,国外有些领域已经达到非常完善的程度,比国内领先很多。在国外,只要是产品设计就必须用 CAE,这不仅是观念问题,而是白热化的竞争促成了 CAE 的应用。产品研制周期的延误、公司的承载能力和产品成本等任何问题都会对企业造成非常大的影响。CAE 技术是帮助他们提高研发能力最具价值的投入。在我国,随着行业间竞争的日益激烈,企业也逐渐感觉到自身产品研发落后带来的市场压力,从而将注意力转向投入少、见效快的计算机模拟仿真技术,通过加速产品的创新和改良来提高产品的附加值,使企业在竞争中始终处于领先的地位。由于我国目前电站的大规模投建,百万级核电和火电电站辅机的需求量急剧增加。上海动力设备有限公司(SPEC)作为电站辅机的专业生产企业,在引进美国先进技上海交通大学硕士学位论文第一章绪论第 2 页术的基础上,不断地致力于设备设计研发与改进以使其产品达到国际先进水平并代替进口产品。随着产量的增加,为了加快设计速度,针对国内目前 300MW 及以上大型机组的高压给水加热器几乎都采取卧式布置,基本结构差别不大的情况,在与上海动力设备有限公司(SPEC)进行产品参数化设计开发项目的合作后,该企业已经使用了一套基于 ObjectARX 定制开发的参数化设计系统,设计人员能够自动实现对高压加热器系列产品的参数化设计。但是,由于设备的使用场合和多样性的定制要求,对产品关键部位的自主设计和改进显得越来越重要。为此企业提出希望能对设备在各种复杂工况下的温度场及流场进行模拟分析,从而获取一些有用数据和信息,尤其是蒸汽冷却段和疏水冷却段壳体的温度场和其内部的流场情况。通过直观的了解设备内部状况,具体情况具体分析,来实现企业产品的快速设计和结构优化。此课题的研究主要是针对高压加热器关键区域的结构和流体建立仿真模型,通过计算机进行数值模拟与分析,获取一些数据和信息,从而对高压加热器的运行工况和变化规律有进一步的认识,更重要的是对流体状况与设备结构之间的相互影响、设备的传热效果及能耗等有一个更加明确的了解,为高压加热器的结构设计和优化提供一些比传统设计方法更可靠的数据和依据,缩短开发周期,降低设计成本,从而提高产品的性能和质量,使企业的产品研发能力更上一个台阶,具有更强的市场竞争力。1.2 换热设备 CAE 技术1.2.1 CAE 技术发展历程及其发展趋势计算机辅助工程 CAE 是指使用计算机对产品进行建模,模拟其在真实环境下的运行状况并观察其反映的过程。CAE 与 CAD/CAM 的不同之处在于,CAD/CAM 主要用于解决产品的结构设计和生产制造的问题,而 CAE 主要用于对产品进行模拟和分析,属于更高层次的应用。CAE 技术的理论基础起源于二十世纪 40 年代,1943年,R.Courant 首次提出了有限元分析,即 FEA(Finite Element Analysis,简称 FEA)的概念。Courant 采用了基于变分的 Ritz 方法,得到了振动系统的近似解,随后,1956年 Turner 等发表文章对该方法进行了详细的描述。1964 年,Besseling 等证明了有限元方法是基于变分原理的 Ritz 方法的另一种形式,从而使 Ritz 方法的所有理论都适应于有限元法,确认了有限元法是处理连续介质问题的一种普遍方法[3]。伴随计算机的广泛应用和发展,有限元技术依靠数值计算方法,在二十世纪 60、上海交通大学硕士学位论文第一章绪论第 3 页70 年代真正达到了计算机化。最初,CAE 软件仅能在大型机上运行,用户主要分布在尖端企业和研究院所;到了二十世纪 70、80 年代,CAE 技术得到蓬勃的发展;二十世纪 90 年代 CAE 产品百花齐放,其功能与应用也不断得到完善与壮大。如今,CAE 技术在国内各大科研院所、企业、高校均得到广泛普及,使用对象也从最初面向专家级应用,发展成面向普通的分析工程师及设计人员。自然界中存在四种场,即位移/应力场、流场、温度场和电磁场,CAE 软件大都是针对这四种场进行求解[3]。CAE 技术以多学科、多场耦合、协同仿真为特点,主要用计算机来对设计产品进行实时或者进行随后的结构分析和结构优化,它的核心理论是基于现代计算力学的有限元分析 FEA 技术。目前,在工程技术领域内,常用的 CAE方法有:有限元法、边界元法、离散单元法和有限差分法,其中应用最为广泛、最成熟的是有限元分析方法。CAE 技术的最大优点就是可以在产品设计初期,即在图纸设计阶段通过建立基本的计算分析模型对其在实际工况条件下进行分析和仿真,能够使设计者对所设计产品的性能、物理状态、寿命等做出预测和评估,从而指导产品设计,使产品质量得到保证,有效地提高设计产品的可靠性、科学性,提高产品性能,节省原材料,降低研发成本[4][5]。以前人们的观点认为 CAE 是 CAD 的后端技术,但现在一个新的观点已经被提出,即:CAE 应该是 CAD 的前端技术。CAD 并不是贯穿整个设计周期的,而 CAE 却是贯穿整个研发周期的技术。现在 CAE 技术可以省略大量的真实实验过程,节省大量的时间和成本,防止各种意外发生。因此,可以说CAE 是 CAD 的前端技术,仿真分析驱动设计。图 1-1 所示为设计过程中 CAE 分析的基本过程[6][7]。CAE 发展多年来,其趋势实际上就是逐步让使用人员远离了 CAE 核心技术,但是应用之后得到的结果却更加贴近自己工程的核心技术了。另外,同软件业的整体发展趋势一样,CAE 也正在往协同的道路上发展,通过协同技术实现了让不同岗位、不同职责的人在同一个平台下工作成为可能,过去各个技术都是离散的,现在实现了在一起工作的可能性。2005 年 10 月 26 日,在北京召开的“协同研发技术大会”上, ANSYS 产品业务负责人 Ravi Kumar 先生预测了 CAE 的发展方向,即:更加接近真实;速度更快而无需考虑硬件;更加注重客户的需要,产品也更加针对客户;适用性更强。CAE 与其他 CAX(指 CAD、CAM 等)一样,只是其中的一个技术工具。因此,CAE 技术希望经过合理的开发改进,使之无论在设计理念还是在操作流程上都能融入数字化工程体系,真正成为设计人员的分析工具,并融入到整个研发流程。播放器加载中，请稍候...
该用户其他文档
下载所得到的文件列表[优秀论文]高压给水加热器温度场及流场的CAE分析研究.pdf
文档介绍：
[优秀论文]高压给水加热器温度场及流场的CAE分析研究 上海交通大学硕士学位论文高压给水加热器温度场及流场的CAE分析研究姓名:李平申请学位级别:硕士专业:机械设计及理论指导教师:蒋丹上海交通大学硕士学位论文摘要I高压给水加热器温度场及流场的 CAE 分析研究摘要随着现代计算机技术的飞速发展以及计算机辅助工程(...
内容来自淘豆网转载请标明出处.您所在位置： &
&nbsp&&nbsp&nbsp&&nbsp
离心风机建模参数化及CFD分析精度研究.pdf66页
本文档一共被下载：
次 ,您可免费全文在线阅读后下载本文档
文档加载中...广告还剩秒
需要金币：200 &&
--优秀硕士毕业论文，完美PDF格式，可在线免费浏览全文和下载,支持复制编辑,可为大学生本专业本院系本科专科大专和研究生学士硕士相关类学生提供毕业论文范文范例指导,也可为要代写发表职称论文的提供参考！！！
你可能关注的文档：
··········
··········
目前利用CFD潜在而迫切的需要不仅仅是流动求解器本身，而且要求降低CFD
的前处理时I51和简化操作。传统CFD应用的循环链式解决方案是从CAD软件建模转
换到CFD的建模及MESH软件，再进行求解。从CAD到CFD需要的网格的转换就
成为现代CAD-CAE设计中最主要的瓶颈。本文采取另外的策略，避开传统循环链的
方案，针对离心风机模型的特点，开发了离心风机建模参数化软件，同时对离心风机
CFD分析的精度、可压缩性问题等进行了研究。
首先，离心风机建模参数化软件在分析离心风机模型结构特点和熟练掌握大型建
模参数化软件GAMBIT的基础上，采用面向对象技术和数据库技术，对GAMBIT软
件进行捆绑式的二次开发，利用该建模参数软件能够快速生成各种结构参数的离心风
机模型，极大降低离心风机模型的研发周期，巧妙的避免了这个转换瓶颈。
本文接着利用该建模参数化软件对二十种常用离心通风机在设计点和整个工作
范围进行了CFD数值模拟，与实验数据比较，结果表明在设计工况点CFD模拟值和
试验值比较吻合，本文还对高、中、低压三种常用离心风机在整个工作范围模拟情况
与试验数据进行了性能比较和分析;同时对影响本文CFD分析精度的各种主要误差
来源进行了讨论。
针对可压缩性的特点，结合激光器用小流量离心压缩机课题，利用自开发软件对
该小流量离心压缩机进行了CAD与CFD集成设计，对带有三种不同直径无叶扩压器
的离心压缩机进行了性能分析和比较，结果表明该小流量压缩机中的主要损失来自于
无叶扩压器，蜗壳损失相对要小。
最后，在对FLUENT的UIDF基本原理进行了概述的基础上，以常
正在加载中，请稍后... 下载
 收藏
该文档贡献者很忙，什么也没留下。
 下载此文档
正在努力加载中...
[优秀论文]高压给水加热器温度场及流场的CAE分析研究
下载积分：1200
内容提示：[优秀论文]高压给水加热器温度场及流场的CAE分析研究
文档格式：PDF|
浏览次数：1|
上传日期： 21:31:16|
文档星级：
该用户还上传了这些文档
下载文档:[优秀论文]高压给水加热器温度场及流场的CAE分析研究.PDF
官方公共微信三层炉辊输送T6热处理固溶炉内温度场的数值分析--优秀毕业论文数值,分析..
扫扫二维码，随身浏览文档
手机或平板扫扫即可继续访问
三层炉辊输送T6热处理固溶炉内温度场的数值分析--优秀毕业论文
举报该文档为侵权文档。
举报该文档含有违规或不良信息。
反馈该文档无法正常浏览。
举报该文档为重复文档。
推荐理由：
将文档分享至：
分享完整地址
文档地址：
粘贴到BBS或博客
flash地址：
支持嵌入FLASH地址的网站使用
html代码：
&embed src='/DocinViewer-4.swf' width='100%' height='600' type=application/x-shockwave-flash ALLOWFULLSCREEN='true' ALLOWSCRIPTACCESS='always'&&/embed&
450px*300px480px*400px650px*490px
支持嵌入HTML代码的网站使用
您的内容已经提交成功
您所提交的内容需要审核后才能发布，请您等待！
3秒自动关闭窗口　　推荐期刊投稿
&&&免费论文
&&&收费论文
&&&浏览历史