基于CFD的汽车车身涂装线烘房数值模拟及优化

论文摘要

随着新的涂装生产线和涂装设备的迅速推广，涂装应用领域对烘房烘干研究成为迫切需要探讨和解决的重要课题之一。针对于东风日产柴汽车车身在着能耗过大以及工作区风速、温度不均匀等现象。本文运用CFD软件Fluent房进行数值模拟仿真，分析了车身烘房热风循环烘干特性，提出了一种车身道设计方法，设计了半圆形变截面风道结构，并进行工艺参数优化，实现了要研究内容如下：1.研究了车身烘房热风循环烘干特性，在保证车身涂膜正常工艺的情况的烘干影响因素（温度、湿度、速度和初始温度）和不同的热风循环方式对及内部温度、速度分布的影响。2.针对东风日产柴汽车车身涂装线烘房，建立了三维物理模型，通过数得到了升温加热工况下烘房内温度随时间变化以及在保温工况下风速的变化通过实验对照，验证了车身烘房数值模拟的准确性。3.提出了一种车身烘房变截面风道设计方法，建立了多种变截面风道结进风口处风速的均匀性，提高了烘房内工作区的温度均匀性。同时，以风速评价指标，通过计算、分析、比较后，设计了一种半圆形变截面风道车身烘4.应用结构优化后的半圆形变截面风道车身烘房，建立车身烘房热力学烘房升温加热成本作为优化目标，以温度、速度、湿度和初始温度作为烘房数，运用正交试验法安排模拟试验，并对模拟试验结果分析，得到工艺参数比现有车身烘房的加热升温成本降低了5%，达到了优化目的。5.最后，对全文进行了总结，并对进一步的研究提出一些展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的背景及研究意义
• 1.2 涂装线的概况及发展趋势
• 1.3 国内外烘房研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 车身烘房热风循环烘干特性研究和数值模拟理论
• 2.1 车身烘房结构组成及系统功能
• 2.2 车身烘房热风循环烘干机理
• 2.2.1 热风循环方式分析
• 2.2.2 热风循环烘干机理
• 2.3 影响车身烘房烘干的因素
• 2.3.1 自身结构及材料的影响
• 2.3.2 外部烘干条件的影响
• 2.3.3 内部烘干条件的影响
• 2.4 车身烘房热风循环的影响分析
• 2.4.1 热风循环对能耗的影响
• 2.4.2 热风循环对温度和速度的影响
• 2.5 车身烘房流场数值模拟理论
• 2.5.1 湍流及其控制方程
• 2.5.2 湍流的数值模拟方法
• 2.5.3 Fluent 的粘性模型
• 2.5.4 近壁面的流动计算
• 2.6 本章小结
• 第3章 车身烘房数值模拟仿真及验证
• 3.1 车身烘房物理模型的建立
• 3.1.1 物理模型简化
• 3.1.2 烘房模型及参数
• 3.1.3 模型的网格划分
• 3.1.4 边界条件的设置
• 3.2 车身烘房模拟及分析
• 3.2.1 瞬态流场模拟结果及分析
• 3.2.2 稳态流场模拟结果及分析
• 3.3 车身烘房仿真验证实验分析
• 3.3.1 实验系统设计
• 3.3.2 实验测量和数据分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 车身烘房的均匀送风结构优化
• 4.1 车身烘房均匀送风分析
• 4.2 车身烘房均匀送风的设计原理
• 4.2.1 车身烘房风道上的侧孔出流分析
• 4.2.2 车身烘房风道内的静压变化规律
• 4.3 车身烘房均匀送风变截面风道模型
• 4.3.1 变截面风道模型设计
• 4.3.2 变截面风道方案分析
• 4.4 风口模型的改进设计
• 4.4.1 风口模型的设计
• 4.4.2 风口气流状况
• 4.4.3 风口送风均匀系数分析
• 4.5 车身烘房优化结构的数值分析
• 4.5.1 工作区速度分布分析
• 4.5.2 工作区温度分布分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 均匀送风结构的车身烘房工艺参数优化
• 5.1 车身烘房试验设计方法
• 5.1.1 正交试验设计方法
• 5.1.2 车身烘房正交试验的优点
• 5.2 车身烘房试验方案
• 5.2.1 优化目标的确定
• 5.2.2 优化参数的确定
• 5.2.3 试验方案的制定
• 5.3 模拟结果及分析
• 5.4 车身烘房热力学模型
• 5.4.1 车身烘房热平衡模型的建立
• 5.4.2 模型各部分热量计算
• 5.5 车身烘房加热能耗分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参与的项目和获得的成果