日用陶瓷等静压加压过程的数值模拟

论文摘要

日用陶瓷等静压成型机的等静压油腔结构及流场直接影响着生产效率。针对等静压油腔的内部流动特性,论文采用FLUENT软件,从以下几方面进行了研究:①论文应用GAMBIT建立等静压油腔的物理模型和网格模型,并导入FLUENT对其成型过程进行了数值仿真。数值仿真结果捕捉到等静压油腔内部流场的压力场随时间的变化过程,对计算所得的压力场随时间的变化与现有设备的压力场随时间的变化做了比较,结果表明两者的吻合良好,从而验证了计算结果的可靠性。②为了提高模拟的精度,编写了用户自定义函数(UDF),函数利用工作介质的体积模量作为中间变量,建立密度随压强变化的关系式,并且用解释法对程序进行编译。③在对现有等静压油腔成型过程进行模拟的基础上,以提高了生产效率为目标,对等静压油腔结构进行了改进,构建改进后的等静压油腔物理模型和网格模型,并对其进行数值仿真。仿真结果表明,改进后的油路结构与改进前的油路结构相比,提高了生产效率。④论文利用数值仿真的方法研究等静压油腔加压和保压阶段所需时间随粉料成型压强之间的变化关系。得出该变化关系曲线,所得出的曲线可以做为预测其他压强值下的加压和保压阶段所需时间的依据,也为技术人员平衡质量和效率之间的关系提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 日用陶瓷等静压成型机在陶瓷工业中的应用
• 1.2 日用陶瓷等静压机结构及工作原理
• 1.2.1 干式等静压成型机结构
• 1.2.2 工作原理
• 1.3 日用陶瓷等静压成型机模腔流场研究及相关理论研究现状
• 1.3.1 等静压成型机研究现状
• 1.3.2 计算流体动力学（CFD）数值仿真国内研究现状
• 1.3.3 基于有限体积法的计算流体动力学研究现状
• 1.4 课题来源及课题研究的内容及意义
• 1.5 论文的组织安排
• 2 计算流体动力学基本理论
• 2.1 计算流体动力学方法的形成和发展
• 2.2 计算流体动力学的工作步骤
• 2.3 流体力学的控制方程
• 2.3.1 质量守恒方程
• 2.3.2 动量守恒方程
• 2.3.3 能量守恒方程
• 2.3.4 组分质量守恒方程
• 2.3.5 控制方程的通用形式
• 2.3.6 控制方程求解中的困难
• 2.4 湍流模型
• 2.4.1 湍流模型概述
• 2.4.2 标准κ-ε双方程模型
• 2.4.3 可实现性κ-ε双方程模型
• 2.5 离散化技术基础
• 2.6 SIMPLE数值算法
• 2.7 FLUENT软件概述
• 2.7.1 求解法
• 2.7.2 离散化
• 2.7.3 离散方程的线性化形式
• 2.8 本章小结
• 3 等静压油腔的造型
• 3.1 问题描述
• 3.2 实体造型的方法
• 3.3 模具与油腔的三维造型
• 3.3.1 产品模型的构造
• 3.3.2 模具的物理造型
• 3.3.3 油腔的三维造型
• 3.4 本章小结
• 4 内部流场的计算过程及分析
• 4.1 网格的生成
• 4.1.1 网格生成技术概述
• 4.1.2 网格生成
• 4.2 UDF编译和链接
• 4.2.1 UDF功能简介
• 4.2.2 编写解释式UDF的限制
• 4.2.3 UDF的编译
• 4.3 湍流模型、计算方法及边界条件
• 4.3.1 湍流模型的设定
• 4.3.2 计算方法的设定
• 4.3.3 进口边界条件
• 4.3.4 固壁边界条件
• 4.4 内部流态分析
• 4.5 本章小结
• 5 油腔结构改进
• 5.1 改进后的三维造型
• 5.1.1 改进后的油腔三维造型
• 5.1.2 改进后的油腔网格模型
• 5.2 模拟结果的分析与对比
• 5.3 不同粉料成型压强下流场仿真结果与分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读研究生其间发表的论文