石英灯辐射加热器热性能分析及结构优化

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1、巧參毛丢觀婷图胃硕±学位论文．鑛冒石英灯辖射加热器热性能分析及结构优化，作者姓名白利民学校导师姓名、职祿靈跨盈敞巧Ｓ企业导师姓名、职热韓證窩工｜２｜申请学位类别ｎｍｍ±学校代码１０７０１学号１３０４１２２１２２分类号ＴＫ１２４密级公开西安电子科技大学硕±学位论文石英灯福射加热器热性能分析及结构优化作者姓名：白利民领域：机械工程学位类别：工程硕±学校导师姓名、职称：刘焕玲副教授企业导师巧名、职称：韩静高工学院：机电

2、工程学院提交日期：２０１５年１２月ThermalPerformanceSimulationandStructureOptimizationofaQuartzLampRadiantHeaterAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinMechanicalEngineeringByBaiLiminSupervisor:LiuHuanlingAssociateProfe

3、ssorHanjingSeniorEngineerDecember2015西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，，除了文中特别加ｔｉＵ示注和致谢中所罗列的内容Ｗ外论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获巧西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均己在论文，中作了明确的巧明并表示了谢意。

4、…学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。＇’、么本人签名心Ｕ／：日期：—梦西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技乂学有关保留和使用学位论文的规定，目Ｐ：研究生巧校攻读学位期间论文工作的知识产权厲于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查闊、，借阅论文；学校可公布论文的全部或部分内容允许采巧影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文巧＿年解密

5、后适用本授权书。＿本人签名：朽／导师签名：刮化磯＿立。Ｉ＇、王、１Ｓ０日期：心Ｋ、、円期：导摘要摘要石英灯辐射加热器是用来模拟飞行器与空气摩擦时的受热情形，由此确定机身材料强度能否承受气动加热产生的热应力。为保证石英灯加热器的可靠运行，本文利用数值模拟方法对其进行了热性能及结构应力分析，提出了流道结构改进方案。本文的主要研究成果如下：1.加热器模型包含不同数量级的尺寸，这给网格划分造成了困难。本文给出了多尺度模型网格划分的三种方法，分别为局部网格加密法、结构化网格、混合网格。复杂模型的网格划

6、分推荐采用混合网格法，该方法能在保证计算精度的前提下，尽量减小计算规模。2.通过FLUENT仿真分析获得加热器的温度场与试验结果比较，结果基本吻合。在此基础上，利用ANSYSWorkbench平台中的静力结构分析模块对反射板进行了热应力分析，结果表明反射板最大热应力超过其屈服强度。该仿真结果与试验过程中反射板的变形、断裂现象相符。3.为使加热器冷却系统能满足散热需求，提出了冷板流道结构的六种改进方法，分别为螺旋型结构流道、翅柱式结构流道、串并联结构流道、双S型、双螺旋S型及梯形集管并联结构。对改进后的结构进行仿真

7、分析，结果表明加热器换热性能得到了改善，在给定的入口条件下均能将反射板最大应力控制在屈服强度以下。4.对冷却液入口速度与温度对换热的影响进行了分析，结果表明反射板的最大温度、最大应力及变形随着入口速度的增加逐渐减小，当速度增大到一定程度时，下降趋势变缓慢；而流体流动过程中的压力损失与上述情形相反。因此应综合调整冷却液的速度和温度，以便更好的满足加热器的散热需求。关键词：加热器，数值模拟，温度场，热应力，结构优化IABSTRACTABSTRACTQuartzlampradiationheatersisusedtos

8、imulatethesituationthataircraftisheatedbythefrictionheatwithair,therebydeterminingweatherthestrengthofthefuselagematerialcanwithstandtheheatstressgeneratedbyaerodynamicheating.Inordertoen