便攜式烘干機的設計及仿真本科畢業論文-資料下載頁

【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位。涉密論文按學校規定處理。據了解，在日本有70%以上的家庭干衣機是和洗衣機是和洗衣機配套使用的。所提供的各項數據指標，進行設計。主要設計方向是利用GAMBIT建模，并且利用

　　

【正文】 查模型。在 GAMBIT 中默認的單位是 mm 而 Fluent 中默認的單位是 m，所以到單機 Scale 改回來，如圖 所示 圖 第三步，設置求解器。設置壓力基（ pressurebased）求解器， Time 同時選擇穩態模式，采用絕對速度公式。因為是穩態 模式，所以不考慮重力影響，不點擊 Gravity如圖 所示。 26 圖 第四步，設置求解模型，因為考慮到絕對的壓力條件下的吹風流過，所以我們采用無粘流模型（ Inviscid），點擊 Models，在右邊的面板中點擊 Viscous 命令，選擇 Inviscid，如圖 所示。 圖 第五步，從模型開看可能是壓縮或者是發散的流動，所以啟動能量方程。點擊 27 Models，在右邊的面板中點擊 Energy，在彈出的對話框中選擇 Energy Equation，如圖 所示。 圖 第六步，設置材料屬性， 因為我們這里是純氣相的流入，所以只有 air，不添加其他材料屬性，將其密度常數改為 idealgas，點擊 Materials，在右邊的面板中 air再點擊下面的 Create/Edit Materials。在彈出的對話框的 Properties 的下拉菜單中選擇idealgas，點擊 Change/Create 完成對材料的定義，如圖 所示。 圖 第七部，設置參考壓力，因為我們在仿真中采用絕對的壓力值，所以我們要將參考的大氣壓改為 0，點擊 Cell Zone Conditions，在右邊的面板下方的選項 中點擊Operating Conditions，在彈出的 Operating Conditions 對話框中將 Operating pressure 28 （ pascal）中的參考大氣壓改為 0，如圖 所示。 圖 第八步，設置各個邊界的邊界條件。點擊 Boundary conditions，在右邊的各個邊界條件中逐一設置。 首先在列表中選擇 inlet，其類型為 PRESSURE_INLET,單機列表下面的選項中的 Set....按鈕進行修改，將總壓力 Gauge Total Pressure（ pascal）設置成 一個標準大氣壓 101325，將初始壓力 Supersonic/Initial Gauge Pressure（ pascal）設置成 個標準大氣壓。然后再單擊 Thermal 選項，將溫度 Total Temperature 改為 572 度。如圖 所示，單擊 OK 完成設置。 29 圖 同理選擇 outlet，其類型為 PRESSURE_OUTLET,單擊 Set...進行修改，在這里只修改出口的壓力，在這里出口的壓力直接影響到入口的壓力速度，所以我們盡可能的將風速調大，將出口壓力設置成 5000。 Wall 為絕熱墻 壁，在本文中不做修改，但是在一般情況下， Wall的參數是要修改的，畢竟實際當中墻壁不可能完全的絕熱。 第九步，設置默認的求解器，初始化入口，設置殘差監視，要求收斂精度 ，迭代 1000 步，開始計算。 30 Fluent 的仿真結果 迭代經過 10 分鐘后圖像開始收斂，點擊 Graphics and Animations 在左邊的Graphis 中選擇 Contours，點擊 Set Up...，在 Contours Of 中分別選擇 Pressure，Temperature， Derivatives。查看壓力圖，溫度分布圖， 速度矢量圖。 圖 壓力圖 圖 中 壓 力 分 布 較 為 均 勻 紅 色 區 域 最 高 點 壓 力 為最 低 點 壓 力 為高壓地地帶的壓力明顯沒有低壓地區的多，前面設計中講到過，箱體的上端是一個帶拉鏈的布蓋子，如果上部的壓力過高的話可能會對拉鏈布蓋子造成破壞，影響烘干機的性能。 31 圖 溫度分布圖 同樣，溫度的分布也較為均勻，基本沒有較高溫度和較低，這對衣物的烘干有很好的效果。 圖 速度矢量圖 通過圖片我們可以看出，速度的方向基本沒有向下的，而且在箱體內氣流形成了一個循環的對流，再加上熱空氣對于衣物的烘干效果，對流 的氣流很明顯更加適合烘干衣物，而且在速度最高的區域在入口處和左邊邊緣地帶，這樣不會造成過快的速度對烘干后的衣物造成褶皺狀態。 參考仿真結果的改良與優化 前面我們提到過，我們是假設了一個烘干機的參數，然后對烘干機進行仿真和 32 模擬，模擬的效果很成功，但是，這并不是單純最后的結果，最后我們需要多次修改參數然后再次進行仿真。調大出口的壓力，調小入口的壓力，使得風速變小。然后再調高溫度，看溫度在什么范圍內能夠不損害衣物的情況下達到最好的烘干效果。 最后經過仿真，我們得到的一些列數據相比較之下，得出結論，在風速 為10 /ms，溫度為 50 度左右時烘干的效果最佳。 33 總結與展望 總結 本文是對市面上所興起的便攜式烘干機進行設計，由于并不是一個單純的機械結構，所以并沒有過多的標準件可以使用，并且烘干機的箱體是一個無紡布的材質，唯一具有機械結構的材料只有懸掛衣物的鋼架，所以一切都必須由設計者從零開始。所幸的是，市面上已經有比較成熟的烘干機售出，所以本文對于市面上的一些烘干機的箱體和和結構進行了調查研究，并且再采用了其 一定參數的同時也對我們所要自行設計的烘干機進行了大膽的改進。 本次以烘干機為研究對象，主要是基于 SolidWorks 三維建模軟件和 Fluent 仿真軟件，校核了鋼架的強度同時也對烘干的過程進行了仿真。我們首先通過 GAMBIT建模，然后再對其進行了仿真。在對其模型網格的劃分和仿真的過程中，我得到了一些結論： （ 1） 對于建模來說，如果我們沒有掌握合理的方法，那么對于三維的建模來說，知識浪費時間。個人覺得建模應該先從大到小，由內而外。畢竟一個構件的整體上有著很多小的突起和凹陷，如果大體的模型沒有建好，不能再大體零件的基礎 上插入參考基準面的話，那么我們的建模也將陷入一個泥潭中，變得毫無進度。 （ 2） 建模要講究謀定而后動，如果我們不能通過計算、查表和調查一個構件的具體參數就進行建模的話那么將大大的增加建模的困難，甚至導致建模出現錯誤。對于結構復雜的零件來說這個謀定而后動更加顯得重要了。 （ 3） 利用 GAMBIT 的建模的一個重要的過程便是劃分網格，如果光是建模而不去劃分網格，那么所有的一切都是無用功，這是一個大量浪費時間和精力的過程。而對于網格的劃分來說也講究幾個說法，其一就是由線到面，先將線劃分好，在進行面的網格劃分，可以說在 GAMBIT 中 線到面的劃分已經成為了一個必要的步驟。 （ 4） 我們在選擇模型是也要考慮一些因素，例如模型內的流體是否需要壓力， 34 模型是否有特殊的可行性，計算機的計算能力是否能夠達到模型的要求，模型計算精度的要求，這些如果不考慮的話那么我們建立的模型能不能得到最后仿真的結果還是個未知數 （ 5） 判斷我們所建立的模型在仿真情況所設定的各種條件下能否收斂的問題，對于一般情況下，我們自然是希望在能收斂的條件下，精度越小越好，監視其的殘差之也是越小越好，但是有時候這些條件不一定的說明模型的好壞，我們知識追求仿真的精度。這樣才能進行改良和優化。 展望 通過本課題對于便攜式烘干機的設計和研究可以發現，當前市面上的很多便攜式烘干機是可以改良和優化的。通過改良和優化，不僅僅能夠使這種產品更加受到使用者的歡迎，同時也將增加企業的市場競爭力，使企業在殘酷的市場競爭中立于不敗之地。 雖然本課題對于便攜式烘干機有了一定的研究，但是其研究范圍甚廣，遠遠不是一個畢業設計的四個月內所能研究完成的。因此，由于時間的限制，本文并沒有對烘干機進行進一步的改良和優化，但是筆者不否認便攜式烘干機的改良空間很大。 （ 1） 就本次畢業設計來說，對于便攜式烘干機的設計還有很多不足的地方，比如說， 由于整個的箱體是一個軟體的材料而非剛性的機械材料，所以就三維建模來說，筆者并未涉及到此類的建模軟件，所以建模的難度比較大。 （ 2） 網格的劃分的好壞直接影響到仿真結果的正確與否，而在 GAMBIT 中的網格劃分，作為 Fluent 軟件仿真的前處理，其地位也是舉足輕重的。本次的設計中，由于結構網格更加符合我們本次畢業設計的要求，所以我們采用的是結構型網格。 （ 3） 從本次的仿真中可以看出，由于對于 Fluent 軟件的不熟悉和時間的不足，筆者僅僅是對于一個純氣相的仿真，只從理論上間接證明可以將衣物烘干，并沒有對于烘干的整個過程進行直接 的仿真，對此，筆者對自己的能力表示深深的遺憾。 35 致謝 本次的畢業設計是我在王曉蓉老師的悉心指導下完成的，在這里我首先要感謝就是我的畢業設計指導老師。在畢業設計那僅僅一百多天的時間里，讓我領略到了博士生那淵博的知識，敏捷的才思和言傳身教的那種獨特的導師風采。對于本次的畢業設計，王老師也給了很大的自主空間去研究，可以說王老師給我提供了一個大展拳腳的機會。而我卻讓王老師失望了，不是老師教導無方，而是學生太過愚鈍，恨不能追隨老師的腳步，在畢業設計的平臺上閃耀出屬于自己的光彩，對此，我只能報以深深的歉意與遺憾。但是王 老師對我的教導我也永遠銘記于心。 是誰在我們剛入大學，一片迷茫的時候給我指亮前行的道路：是誰，在我們即將走入錯誤的深淵的時候將我拉回頭：又是誰，肯以我們朋友的身份對我們心中難過的時候寄語關懷，是我們的指導老師兼職班主任的陳天老師。陳天老師讓我們體會到了在大學里有人關懷的溫暖，他對我們的關懷我們將一生感激。 感謝在大學四年里每一位用心教育過我們的老師，是他們讓我們如同海綿一樣在他們的身上汲取著知識的營養。 感謝每一位幫助過我的同學，學長，學姐，是他們在我最困難的時候給我最需要的幫助，同時寄來最真摯的關心。讓我 體會到了大學中那種君子之交淡如水的那種詩書氣息。 我想感謝我的父母，是他們用自己畢生的努力讓我成才，在我即將走出大學，邁入社會參加工作的時候，我想對我的父母說：你們關心的孩子，如今已經長大了。 最后，我想感謝了在這四年里如同母親一樣照顧我的母校：江蘇科技大學。這所充滿了古典與現代氣息相結合的大學，是她給了我們領略大學風采的機會，也是她給了我們跟隨導師們學習的機會。 36 參考文獻 [1]. 單巖 . CAD/CAM/CAE實用技術 . 清華大學出版社， 20xx [2]. 季進良 . 精通 [M]. 化學工業出版社， 20xx [3]. 朱紅鈞 , 林元華 , 謝龍漢編著 . Fluent 12流體分析及工程仿真 [M]. 清華大學出版社， 20xx [4]. 張洪濤 . Pro/Engineer野火版 [M]. 機械工業出版社， 20xx [5]. 景榮春 . 材料力學 . 清華大學出版社， 20xx. [6]. 張恒，陳作模，葛文杰 . 高等教育出版社， 20xx. [7]. 景榮春 ，鄭建國 . 理論力學 . 清華大學出版社， 20xx, [8]. 邱宣懷 . 機械設計 . 高等教育出 版社， 20xx, [9]. 郭應征，李兆霞主編 . 應用理學基礎 . 高等教育出版社， 20xx， [10]. 景旭文 . 互換性與測量技術基礎 . 中國標準出版社， 20xx [11]. 商躍進，曹茹 . SILIDWORKS三維設計及應用教程 . 機械工業出版社， 20xx [12]. 朱自強等 . 應用計算流體力學 [M]. 北京航空航天大學出版社， 1998 [13]. 羅惕乾，程兆雪，謝永曜，等 . 流體力學 [M]， 機械工業出版社， 1999 [14]. 王福軍 . 計算流體動力學分析 — CFD軟件原理與應用 . 清 華大學出版社，20xx [15]. 雷晶 . 基于 FLUENT軟件攪拌機的流體模擬 . 20xx,29（ 8） [16]. 韓占忠，王敬，蘭小平 . FLUENT流體工程仿真計算實例與應用 . 北京理工大學出版社， 20xx 37 [17]. 賀禮清 . 工程流體力學 . 石油工業出版社， 20xx [18]. 江帆，黃鵬 . FLUENT高等應用與實例分析 . 清華大學出版社， 20xx [19]. 李德元，徐國榮，水鴻壽等 . 二維非定常流體力學數值方法 [M]. 科學出版社， 1998 [20]. 吳子牛 . 計算流體力學基本 原理 . 科學出版社， 20xx [21]. 傅德熏 . 流體力學數值模擬 . 國防工業出版社， 1993 [22]. 任安祿 . 不可壓縮粘性流場計算方法 . 國防工業出版社， 20xx [23]. 翟建華 . 計算流體力學（ CFD）的通用軟件 [J]. 河北科技大學學報， 20xx， 26（ 2）