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S31型罗茨鼓风机叶轮热变形分析及优化设计

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S31型罗茨鼓风机叶轮热变形分析及优化设计

作者：周志海长沙理工大学

学位级别：硕士

罗茨鼓风机由于结构简单、形式多样、工作稳定等特点而在各工业部门广泛使用。叶轮是风机重要的结构件之一,为罗茨鼓风机的稳定运行起到了非常关键的作用。两个叶轮在旋转过程中的配合是确保气体输送效率的前提,气体输送压缩过程的温度... 详细信息

罗茨鼓风机由于结构简单、形式多样、工作稳定等特点而在各工业部门广泛使用。叶轮是风机重要的结构件之一,为罗茨鼓风机的稳定运行起到了非常关键的作用。两个叶轮在旋转过程中的配合是确保气体输送效率的前提,气体输送压缩过程的温度升高使叶轮转子外轮廓产生不均匀热变形,配合间隙变化,导致罗茨鼓风机两个叶轮产生局部干涉,加剧局部磨损,甚至咬死。因此控制减小罗茨鼓风机叶轮外轮廓热变形量,使叶轮在实际工况下依然保持稳定,对整体机械设备正常稳定工作有着重要的意义。本文以长沙鼓风机厂有限责任公司生产的S31型罗茨鼓风机叶轮进行热变形分析及优化设计,主要研究内容及成果如下:(1)介绍了罗茨鼓风机中常用的性能评价指标,对叶轮热变形产生机理进行了分析,由于罗茨鼓风机的工作原理决定了其在工作过程中具有较高的温度升高,并随着输送气体压力的升高而升高,因此分析了机械零件热变形理论基础,涉及传热学、弹性理论、热弹性理论、材料热膨胀理论等;(2)建立了 S31型罗茨鼓风机整机的三维模型,并分析了 S31型罗茨鼓风机的结构特点,建立了 S31型罗茨鼓风机叶轮的有限元模型,对叶轮进行了稳态热分析,得到了叶轮在温升下的热变形量和等效应力,为接下来的优化分析计算做了准备。(3)为防止温度变化分布不均导致叶轮转子外轮廓产生不均匀热变形,外轮廓变形导致配合间隙产生变化;基于形体热变形非相似性特征,分析叶轮平衡孔形状对罗茨鼓风机叶轮外轮廓然变形量的影响规律,通过仿真确定优化孔型结构;得出热变形量最小的罗茨鼓风机叶轮的结构,使罗茨鼓风机工作寿命延长。(4)为防止罗茨鼓风机两个叶轮产生局部干涉,加剧局部磨损,影响罗茨鼓风机的正常运行,选取叶轮非配合面尺寸作为设计变量,利用DOE中心复合设计原理,对叶轮进行参数优化,得到更为合理的非配合面尺寸,提高了罗茨鼓风机气体输送效率,使其工作效率提高。本文的研究将为罗茨鼓风机叶轮的热变形分析及优化设计提供重要参数及依据,并且对于今后同类型结构的研发也具有一定的指导意义。

关键词：罗茨鼓风机叶轮热变形分析结构优化

航天器高稳定结构热变形分析与试验验证方法研究

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航天器工程 2014年第2期23卷 64-70页

作者：刘国青阮剑华罗文波白刚北京空间飞行器总体设计部北京100094

航天器高稳定结构研制须探讨微米级结构热变形仿真分析与试验验证工作,以满足空间环境交变温度载荷下结构微变形要求。根据机热一体化设计的特点,提出机热一体化分析方法进行机、热载荷交互,机、热温度场交互过程由手动赋值的几天时间... 详细信息

航天器高稳定结构研制须探讨微米级结构热变形仿真分析与试验验证工作,以满足空间环境交变温度载荷下结构微变形要求。根据机热一体化设计的特点,提出机热一体化分析方法进行机、热载荷交互,机、热温度场交互过程由手动赋值的几天时间缩短至几分钟,且映射误差小于1℃。基于数字图像相关测量技术,采用高稳定结构微米级变形的非接触式测试方法进行试验验证。结果显示,文章中的高稳定结构在轨热变形为2～30μm。文章提出的分析与试验验证方法,可为航天器高稳定结构设计及验证提供参考。

关键词：航天器高稳定结构热变形分析微变形热稳定试验非接触测量数字图像相关

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彩色CRT荫罩热变形分析与束着屏漂移预测

彩色显像管 1999年第4期 44-49页

作者：王亚萍

阴极射线管中荧光屏上电子束着屏漂移是由荫框架组件热变形引起的，从而使色纯变坏。本文使用有限元法（ＦＥＭ）分析了荫罩框架组件的热变形，预测了束着屏漂移。为了真实地分析，计算了表面热传导率和表面弹性系数，并将荫罩模拟成一... 详细信息

阴极射线管中荧光屏上电子束着屏漂移是由荫框架组件热变形引起的，从而使色纯变坏。本文使用有限元法（ＦＥＭ）分析了荫罩框架组件的热变形，预测了束着屏漂移。为了真实地分析，计算了表面热传导率和表面弹性系数，并将荫罩模拟成一个无孔的薄板。模拟了ＣＲＴ内所有的零件并考虑了每个零件的辐射效应。然后对荫罩框架组件瞬间的热弹性变形进行有限元分析，计算了束着屏偏移。４３ｃｍＣＲＴ的实验使有限元分析法有充足的根据。测量了ＣＲＴ内各个零件的温度和屏上着屏漂移，通过将测得的结果与有限元分析所得结果进行比较，对这些结果进行了讨论。通过研究我们知道这种分析方法可用来设计ＣＲＴ荫罩组件，将着屏漂移降到几微米级。

关键词：彩色CRT 荫罩热变形分析束着屏漂移预测

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一种Ka频段双圆极化天线设计及热变形分析

无线电工程 2017年第4期47卷 58-64页

作者：张丽娜刘伟栋上海航天电子通讯设备研究所上海201109

针对卫星高速通信系统双圆极化、小型化及高可靠性应用需求,设计了一种Ka频段双圆极化高极化隔离度天线,馈源采用大张角波纹喇叭,通过隔板圆极化器实现双圆极化。通过对环焦天线的赋形设计,提高了天线效率,增加了波束内增益。采用NX软... 详细信息

针对卫星高速通信系统双圆极化、小型化及高可靠性应用需求,设计了一种Ka频段双圆极化高极化隔离度天线,馈源采用大张角波纹喇叭,通过隔板圆极化器实现双圆极化。通过对环焦天线的赋形设计,提高了天线效率,增加了波束内增益。采用NX软件对天线的热环境进行了仿真分析,结果表明热变形对天线的性能影响较小。天线仿真与实测结果吻合较好,实测天线效率大于55%,各项性能指标优于设计要求。

关键词：反射面赋形环焦天线热变形分析双圆极化

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丝杠磨削过程中的温度场和热变形分析

机械工人（冷加工） 2007年第10期 36-38页

作者：陈琳李郝林上海理工大学 200093

精密滚珠丝杠副是数控机床以及加工中心的关键部件，起到精密传动和定位的作用。随着数控机床加工精度的不断提高，对滚珠丝杠的精度要求也随之提高。众所周知，丝杠属于细长类零件，其长径比一般为20～50，所以其刚性很差。为了保证丝... 详细信息

精密滚珠丝杠副是数控机床以及加工中心的关键部件，起到精密传动和定位的作用。随着数控机床加工精度的不断提高，对滚珠丝杠的精度要求也随之提高。众所周知，丝杠属于细长类零件，其长径比一般为20～50，所以其刚性很差。为了保证丝杠在使用中具有较高的精度保持性，一般把精密磨削作为丝杠加工的最终工序，其对丝杠精度起决定性的作用。

关键词：滚珠丝杠副热变形分析磨削过程温度场数控机床加工精度精度保持性关键部件

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反应堆堆芯围筒结构热流固耦合热变形分析

计算机辅助工程 2012年第4期21卷 43-46页

作者：赵飞云朱焜李源于浩翁羽张明上海核工程研究设计院上海200233

针对反应堆堆芯围筒热流固耦合问题,采用三维有限元法研究堆芯围筒的热变形.考察ANSYS的三维实体热单元SOLID 70,三维实体单元SOLID 45,三维表面热效应单元SURF 152和三维热-流耦合管单元FLUID 116等单元类型的特点和实用性.建立堆芯围... 详细信息

针对反应堆堆芯围筒热流固耦合问题,采用三维有限元法研究堆芯围筒的热变形.考察ANSYS的三维实体热单元SOLID 70,三维实体单元SOLID 45,三维表面热效应单元SURF 152和三维热-流耦合管单元FLUID 116等单元类型的特点和实用性.建立堆芯围筒、吊篮和冷却剂的温度分析有限元模型:堆芯围筒和吊篮采用SOLID 70,结构表面与冷却剂的对流传热表面采用SURF152,堆芯围筒与吊篮之间冷却剂采用FLUID 116.采用SOLID 45建立堆芯围筒有限元模型,根据得到的堆芯围筒、吊篮和冷却剂的温度场结果分析堆芯围筒热变形.结果表明,在考虑堆芯围筒及吊篮固体和流体的交叉耦合的基础上,采用三维有限元法能比较客观地模拟反应堆堆芯处的复杂运行环境.

关键词：反应堆堆芯围筒热变形分析热流固耦合冷却剂 ANSYS

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热轧卷材强制冷却过程热变形分析

山东冶金 2018年第1期40卷 44-46页

作者：李宝伟孙艳红山东钢铁集团日照有限公司山东日照276800

热轧卷材强制冷却到环境温度后,卷材开卷期间会有平整度缺陷,该缺陷严重影响板材的使用。通过建立热轧卷材冷却过程中的热传递和热变形分析数学模型,分析轧制后平整度缺陷问题,并预测缺陷的发生和程度。实验验证了本次仿真获得的数值的... 详细信息

热轧卷材强制冷却到环境温度后,卷材开卷期间会有平整度缺陷,该缺陷严重影响板材的使用。通过建立热轧卷材冷却过程中的热传递和热变形分析数学模型,分析轧制后平整度缺陷问题,并预测缺陷的发生和程度。实验验证了本次仿真获得的数值的正确性。研究表明,在较低的卷曲温度下,温度的轴向分布不均是导致局部热应力变化的主要原因,从而导致卷材出现不平现象。

关键词：热轧卷强制冷却传热分析热变形分析