取暖器热场分析技术的研究与应用

作     者：王同乐 

作者单位：广东工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：袁清珂

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：取暖器 热场 Flow Simulation 二次开发 

摘      要：取暖器的设计涉及结构、空气动力学、传热学的理论,因企业设计技术水平和成本的限制,很少有企业会详细的计算各种参数对取暖器性能的影响,大多是依靠经验进行设计。在完成设计工作后,需要生产物理样机来测试产品的性能,然后根据试验数据去指导设计更改。由于对取暖器内部热场分布及其原因不清楚,这种对产品进行的改进具有一定的主观性和盲目性。因此,实验的过程需要反复几遍,才能得到合格的产品,增加了产品研发周期和成本。 利用计算流体动力学理论,结合传热学基本原理,可以准确地模拟产品的热场分布情况,但由于这种分析对理论要求较高,一般工程师很难完成,这就出现了先进技术无法在实际生产中发挥作用的现象。针对这种情况,本文以取暖器为研究对象,以Solidworks Flow Simulation为分析工具,研究取暖器的热场分析技术,寻找影响取暖器温度分布的因素,并提出产品改进方案。本文主要研究内容如下： （1）建立取暖器热场分析的数学模型。根据产品的特点,分析取暖器内部热量传递的方式,构建每种传热模式的解析计算方法。针对解析算法的难点,研究数值计算方法在取暖器传热过程的应用。 （2）研究对流式取暖器的热场分析方法。分析在热场分析中需要考虑的关键的参数,找出当前产品存在的问题,发掘问题产生的原因。 （3）研究辐射式取暖器的热场分析方法。以市面上常见的反射式取暖器为例,研究反射罩参数的变化对取暖器热场的影响。 （4）研究油汀取暖器热场分析技术。油汀取暖器工作时同时发生空气和导热油两种流体的自然对流运动,研究两种流动的形式及其影响因素,为油汀取暖器产品优化提供参考。 （5）为了降低取暖器热场分析的难度,提高分析效率,研究了Flow Simulation二次开发技术,在三种取暖器热场分析技术的基础上,建立专门应用于取暖器的热场分析平台。 （6）根据对流式取暖器热场分析结果,针对其存在的问题,利用取暖器热场分析平台,对取暖器进行改进分析,验证分析平台的可靠性,同时提高取暖器的安全性能和取暖效率。 本文对三种主要类型的取暖器进行研究,为产品热场分析提供一种可靠的方法,有利于取暖器行业研发水平的提高。在总结取暖器热场分析方法的基础上,研究了基于Flow Simulation的取暖器热场分析平台的开发方法,从而使热场分析的流程简化,以降低分析难度,减少出错,提高分析效率,也为企业定制自己产品的研发模式提供一种思路。本文提出的取暖器改进方法,对取暖器的设计开发具有普遍的指导意义,有助于企业研发从经验设计向数字化设计的转变。