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北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期報(bào)告
目 錄
1已完成的設(shè)計(jì)研究工作及取得的初步成果 1
1.1 氣霧冷卻設(shè)備的方案設(shè)計(jì) 1
1.1.1 氣霧冷卻設(shè)備的方案類型 1
1.2 氣霧冷卻設(shè)備的模型設(shè)計(jì) 3
1.2.1模型的假設(shè) 3
1.2.2模型的建立 3
2存在問題 5
2.1fluence模型建立 5
2.1.1模型設(shè)想 5
2.1.2結(jié)果分析 5
2.1.3尺寸改進(jìn) 5
3下一步工作計(jì)劃 6
4可預(yù)期成果 7
指導(dǎo)教師意見 8
系所意見 8
1已完成的設(shè)計(jì)研究工作及取得的初步成果
1.1 氣霧冷卻設(shè)備的方案設(shè)計(jì)
1.1.1 氣霧冷卻設(shè)備的方案類型
（1）方案設(shè)計(jì)一
在管道一側(cè)通入水和汽，由于進(jìn)水、進(jìn)汽方案設(shè)計(jì)相同，略去進(jìn)汽管道和噴嘴（其中噴嘴間距為均勻分布）。如圖一所示，為設(shè)計(jì)方案一及其流體分布曲線。
圖二 設(shè)計(jì)方案一的流體分布曲線
可以通過(guò)改變噴嘴間距使設(shè)計(jì)方案一的的流體曲線呈現(xiàn)中凸曲線形狀，但是該方案適用于空間較小的情況下，并且設(shè)計(jì)復(fù)雜。由于氣霧冷卻設(shè)備的空間足夠，所以應(yīng)考慮更佳方案。
（2）方案設(shè)計(jì)二
將進(jìn)水管道設(shè)置為一根，并且由正中央通入水汽。由于進(jìn)水、進(jìn)汽方案設(shè)計(jì)相同，略去進(jìn)汽管道和噴嘴（其中噴嘴間距為均勻分布）。如圖三所示。
圖二 設(shè)計(jì)方案二
設(shè)計(jì)方案二所得到的流體曲線為中凸，兩側(cè)也凸的曲線。并且通過(guò)改變噴嘴分布也較難實(shí)現(xiàn)。所以應(yīng)考慮更佳方案。
（3）設(shè)計(jì)方案三
通過(guò)兩根對(duì)稱管道通入水和汽，由于進(jìn)水、進(jìn)汽方案設(shè)計(jì)相同，略去進(jìn)汽管道和噴嘴（其中噴嘴間距為均勻分布）。如圖三所示。
圖三 設(shè)計(jì)方案三
設(shè)計(jì)方案三的流體曲線形狀較接近中凸曲線，并且較方便通過(guò)改變噴嘴的間距來(lái)實(shí)現(xiàn)中凸曲線類拋物線曲線形狀。
1.2 氣霧冷卻設(shè)備的模型設(shè)計(jì)
1.2.1模型的假設(shè)
由于需要用到gambit進(jìn)行建模，用fluence進(jìn)行迭代求解。建模前要對(duì)實(shí)際物體進(jìn)行抽象假設(shè)，同時(shí)對(duì)未知參數(shù)的數(shù)值也要進(jìn)行提前假設(shè)，通過(guò)多次模擬，來(lái)得到最佳方案。
（1）模型的假設(shè)
考慮到建模的多次重復(fù)試驗(yàn)，以及對(duì)fluence軟件掌握的不熟練因素。假設(shè)，汽的作用主要是將水霧化，那么可以主要考慮水在噴嘴噴出后的流量分布。最終，將模型簡(jiǎn)化為只有水管道的模型。
（2）尺寸的假設(shè)
將通入噴嘴的兩根水管道的間距假設(shè)為500mm，將噴嘴間的距離假設(shè)如下，其中噴嘴共17個(gè)，按順序編號(hào)1～17號(hào)。
從
1
2
3
4
5
6
7
8
至
2
3
4
5
6
7
8
9
間距（mm）
57
55
55
53
53
51
51
50
從
9
10
11
12
13
14
15
16
至
10
11
12
13
14
15
16
17
間距（mm）
50
51
51
53
53
55
55
57
1.2.2模型的建立
（1）用gambit建立模型
用gambit做出模型，通過(guò)對(duì)實(shí)體模型的簡(jiǎn)化，得到如圖四的模型。
圖四gambit模型
（2）用fluence分析模型
通過(guò)分析得到各個(gè)噴嘴的速度如下，并且得到其圖像，如圖四。
噴嘴號(hào)
速度（m/s）
噴嘴號(hào)
速度（m/s）
1
1.1468363
10
1.149024
2
1.1489648
11
1.1490138
3
1.1470201
12
1.1470944
4
1.147863
13
1.1468655
5
1.1475222
14
1.1485162
6
1.1459112
15
1.1479528
7
1.1477798
16
1.1477187
8
1.1468149
17
1.1484993
9
1.1487916
通過(guò)以上數(shù)據(jù)，用excel作圖如下。
圖五 各個(gè)噴嘴流速
2存在問題
2.1fluence模型建立
2.1.1模型設(shè)想
由于用gambit建立模型，忽略了汽對(duì)水的流速等影響，導(dǎo)致了通過(guò)fluence分析的結(jié)果仍存在著誤差，所以在僅有水管作用時(shí)，所得到的噴嘴流量曲線符合要求后，仍需要添加汽管進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。
2.1.2結(jié)果分析
我們需要的是中凸類似拋物線的曲線，根據(jù)對(duì)假設(shè)尺寸所得到結(jié)果的分析，，所得到的流量曲線僅僅滿足了中凸的性質(zhì)，除了9號(hào)噴嘴外，其余噴嘴的流量相差不大，故不完全符合要求，需要對(duì)尺寸進(jìn)行改進(jìn)。
2.1.3尺寸改進(jìn)
由于所得到的流量曲線不完全符合要求，需要對(duì)進(jìn)水的兩個(gè)管道間距以及各個(gè)噴嘴的間距進(jìn)行改變，而如何改變相關(guān)尺寸使噴嘴流量曲線呈現(xiàn)類似中凸的拋物線仍是個(gè)難題。需要查閱更多的資料進(jìn)行更多的建模、分析模型的嘗試。
3下一步工作計(jì)劃
（1）fluence建模
在原有模型的基礎(chǔ)上完善氣霧冷卻設(shè)備模型，由于上噴系統(tǒng)和下噴系統(tǒng)重力方向不同，所以需要在fluence中設(shè)置不同的流體所受的重力方向。因此對(duì)兩次結(jié)果進(jìn)行比較，可以看到重力對(duì)流速的影響。
（2）裝配圖的完成
在裝配圖的繪制過(guò)程中，部分尺寸需要通過(guò)fluence計(jì)算得到，所以裝配圖的一些尺寸是未知的。在接下來(lái)的工作中要盡快計(jì)算得到未知尺寸，完成裝配圖的繪制。
（3）零件圖的繪制
裝配圖的繪制完成之后，拆出部分零件進(jìn)行零件圖的繪制。
（4）設(shè)計(jì)說(shuō)明書的書寫
4可預(yù)期成果
通過(guò)對(duì)氣霧冷卻設(shè)備各基本參數(shù)的理論分析計(jì)算，以及應(yīng)用計(jì)算機(jī)有限元軟件進(jìn)行模擬，尋求合理的設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)，使得氣霧冷卻設(shè)備噴到鋼板表面上的噴量沿鋼板橫向呈中凸近似拋物線的曲線分布。同時(shí)，對(duì)完成裝配圖以及主要零部件圖的設(shè)計(jì)繪制，最后撰寫一份設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
本人簽字：
年 月 日
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
系所意見
檢查結(jié)果： □ 合格 □ 不合格
負(fù)責(zé)人簽字（蓋章）：
年 月 日
8
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