基于fluent的蒸汽加热芯模过程及芯模结构优化

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1、工程硕士学位论文基于FLUENT的蒸汽加热芯模过程及芯模结构优化崔宇哈尔滨理工大学2016年3月哈尔滨理工大学硕±学位论文原创性声明本人郑亟芦明：此处所提交的倾±学位论义《甚ＦＬＵＥＮＴ的燕巧加化狂模过稅化巧妓结构优化》，；；足本人在巧师指巧Ｔ，化哈ｊ巧巧Ｔ火学议巧倾十学位明Ｎ独立进巧研究；１；作所取巧的成果。拋木人所知，论文中陈ｄ注训部ｉｉｉ发衣或撰写过的硏究成巧。：１分外不包含他人对本文研巧：作做出贞献的个人和化体，均ｄ么文中确乂式注刚。本声Ｗ的法讳绅巧将亢企由本人承拖。作者签ＩＩ期：年月ＩＩ哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《蘇于化ＵＥＮＴ的蒸汽加热役模

2、过稲化冉及钻构优化》系本人化哈尔巧巧Ｕ；乂学攻废硕±学位哪间在守师巧哥Ｋ亢成的顿上巧化论文。本论文的研亢Ｉ／」哈尔滨理ｌ成巧．１；火学所材，本论文的硏％内巧不巧ａ巧它诉化的＾义发次。本人亢全ｆ解哈尔棋理Ｔ；人学关于做巧、使Ｗ学位论义的规化，Ｗ盘学校保前井ＮＷ义部ｎ捉交论文和电子版本，化巧论文被資阅和巧間。本人授权哈尔猜ｕｕ理；１；乂学ｊＷ采用影印、缩印或其他复制平段保巧论文，ｆＷ公化论义的全部或部分内择。本学位论丈喊于佔密□，么年解密后适用巧权书。不保密ｄ。作者：Ｉ｜；篮名良ｆＩ朗半年３片巧｜导师签名：郁年３巧「１巧禾国内图书分类号：

3、TB332工程硕士学位论文基于FLUENT的蒸汽加热芯模过程及芯模结构优化硕士研究生：崔宇导师：许家忠申请学位级别：工程硕士学科、专业：控制工程所在单位：自动化学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TB332DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTheSimulationResearchandMandrelStructureOptimizationofSteamHeatingProcessofHeatedMandrelWindingBasedonFLUENTCandidate：CuiYuSuper

4、visor：XuJiazhongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ControlEngineeringDateofOralExamination：March,2016University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学工程硕士学位论文基于FLUENT的蒸汽加热芯模过程及芯模结构优化摘要热芯缠绕工艺是在内固化工艺的基础发展起来的，这种工艺可以同时进行两个过程:一是纤维缠绕的过程，二是纤维固化的过程。其工作思想是在复合材料缠绕的同时，向芯模内部通入高温高压属性的蒸汽

5、，使得缠绕与固化同时进行，这种做法使得复合材料成品更佳，成型效率更高，已经广泛应用在石油化工，信息工程，生物医学等众多领域。复合材料壳体在固化时，芯模表面的温度分布对于纤维的固化度有重要的影响，与最终壳体的成型质量息息相关。由于压力值对于芯模表面的温度分布起一定作用，纤维固化度也随之受到影响，因此压力对于复合材料在固化成型过程中的作用必须要考虑到。不仅如此,芯模表面的温度是否均匀,也将影响复合材料成型质量,这也是本文需要考虑的问题。本文开始先针对热芯缠绕工艺进行描述，对缠绕固化过程中各种因素的变动进行剖析，比如湍流、蒸汽相变、固流耦合动力学、传热模型等。使用SIMPLE算法解析能量与动量控制方

6、程，运用FLUENT软件实现模拟热芯缠绕工艺的加热过程。然后针对不同的压力，使用Fluent有限元软件对芯模传热的蒸汽流动过程和传热过程进行模拟仿真，获得芯模表面温度分布情况和变化情况，由此去分析蒸汽流场、压力、温度等各个物理量之间的联系。高温高压的蒸汽在各种因素影响下在到达芯模末端时有能量损耗，使得尾部的温度降低从而影响了成型质量。并且由于芯模小孔处的温度比其他地方温度偏高，导使小孔处附近的壳体更容易断层，运用Box-Behnken思想设计方案，运用Fluent软件对各个方案一一进行模拟仿真，对芯模温度进行跟踪，得到芯模外表面温度的均方差，以此作为实验的响应值。运用最小二乘法把实验响应值与二

7、阶响应曲面方程进行拟合，运用Minitab软件整理分析得到小孔最佳位置。然后根据最佳方法重新建模运用Fluent仿真进行验证，实验表明，最终得到的最优模拟值和模型预想型值基本一样，芯模外表面温度均方差很小，在允许误差范围内，证明芯模表面温度均匀性良好，实现了优化的目的。关键词：热芯缠绕；压力；芯模结构；响应曲面法；数值模拟-I-哈尔滨理工大学工程硕士学位论文TheSimulationResearc