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离心风机叶片冲蚀磨损沙漠蝎子仿生数值模拟冲蚀试验论

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1、离心风机叶片论文：离心风机叶片抗冲蚀磨损仿生研究【中文摘要】离心风机作为一种通用流体机械,广泛应用于电力、冶金、石化、煤炭和矿山等工业领域,是工业生产中提供气体动力的重要工艺设备。其中很大一部分离心风机在含颗粒的气-固两相流体介质中工作,气流中的颗粒会与风机叶片表面发生碰撞产生冲蚀,导致叶片磨损失效。目前提高离心风机叶片耐磨性的措施是对叶片表面进行适当的耐磨处理,或者采用耐磨性好的材料制作风机叶片。仿生学是近年来发展很快的一门前沿科学,其应用成果已经涉及到很广泛的工程技术领域。本文从仿生学的角度出发,寻求提高离心风机叶片抗冲蚀能力的方法。本文选取典型沙漠生物黄肥尾沙漠蝎子(Androctonus australis)作为生物原型,利用体视显微镜对沙漠蝎子的体表形态进行分析,利用逆向工程方法对沙漠蝎子背板的横向和纵向截面轮廓线进行分析。总结出沙漠蝎子抗风沙冲蚀机理:沙漠蝎子体表抗冲蚀性能是其体表形态和柔性相互协调作用的结果。基于这种机理,结合耦合仿生思想,建立了三种仿生模型:凸包表面单元仿生模型、凹槽表面单元仿生模型和耦合仿生模型。本文对气-固两相流场中凹槽表面仿生试样、凸包表面仿生试样

2、和光滑表面试样的冲蚀磨损情况进行了模拟。利用FLUENT软件的离.【英文摘要】Centrifugal fans are widely used in various industries as a kind of turbomachinery. Most of the centrifugal fans are operating in dusty environments. The impingement of particles on the fan blade surfaces can cause erosion damage leading to the loss of blades aerodynamic performance and structural failure of the centrifugal fan. The methods currently used to protect the fan blades from erosion by using the wear resistance materials or developing effective s

3、urface treatment technology. Bionics is a frontier .【关键词】离心风机叶片冲蚀磨损沙漠蝎子仿生数值模拟冲蚀试验【英文关键词】Centrifugal fan blade Erosion Desert scorpion Bionic Numerical simulation Erosion test【目录】离心风机叶片抗冲蚀磨损仿生研究前言4-5摘要5-7Abstract7-8第1章绪论12-221.1 选题背景及意义12-131.2 功能仿生与耦合仿生13-16 功能仿生13-16 耦合仿生161.3 离心风机叶片冲蚀磨损研究进展16-20 离心风机叶片磨损现象16-17 离心风机叶片磨损机理17 离心风机叶片磨损研究现状17-19 离心风机叶片防磨措施19-201.4 主要研究内容20-22第2章沙漠蝎子(Androctonus australis)抗冲蚀机理与模型研究22-382.1 沙漠蝎子的生物学特性22-24 沙漠蝎子的外形结构23 沙漠蝎子表皮的组织结构23-24 沙漠蝎子的生活习性242.2 沙漠蝎子体表形态

4、分析24-28 体视显微镜分析24-25 紫外光照射下体视显微镜分析25 试验结果及分析25-282.3 沙漠蝎子背面轮廓曲线分析28-35 试验仪器28 试样制备28-29 数据获取29 数据点云预处理29-30 沙漠蝎子背面轮廓曲线分析30-352.4 沙漠蝎子抗冲蚀机理与仿生建模35-37 沙漠蝎子抗冲蚀机理分析35 单元仿生模型35-36 耦合仿生模型36-372.5 本章小结37-38第3章仿生试样冲蚀磨损数值模拟38-583.1 气-固两相流求解方法38-41 基本控制方程与湍流模型38-40 基本方程的离散与求解40 离散相模型（DPM）40-413.2 冲蚀模型41-43 颗粒反弹模型41-42 冲蚀率计算模型42-433.3 仿生试样冲蚀磨损数值模拟43-46 计算方案43-46 建模及网格划分46 计算模型及边界条件463.4 模拟结果及分析46-53 冲蚀磨损模拟结果46-48 模拟结果分析48-53 仿生试样耐冲蚀机理533.5 颗粒粒径对仿生试样冲蚀磨损的影响53-543.6 入射速度对仿生试样冲蚀磨损的影响54-563.7 本章小结56-58第4章仿生试样冲蚀磨损试验58-704.1 试验设备及仪器58-59 冲蚀试验机58-59 其它仪器594.2 材料选择及试样制备59-60 试验用磨料59-60 冲蚀试样604.3 冲蚀磨损评价方法604.4 冲蚀试验60-64 试验方案60-61 试验过程61 稳态冲蚀率的确定61-62 冲蚀试验结果分析62-644.5 回归试验分析64-69 试验方案64-65 极差分析65-66 回归方程的建立66-68 回归试验结果分析和讨论68-694.6 本章小结69-70第5章离心风机叶片冲蚀磨损数值模拟70-805.1 4-7210C离心风机705.2 离心风机气-固两相流场模拟70-74 离心风机建模70-73 网格划分73 计算模型及边界条件73-745.3 模拟结果及分析74-79 颗粒运动轨迹分析74-76 风机叶片冲蚀磨损分析76-78 模拟结果讨论78-795.4 本章小结79-80第6章总结与展望80-826.1 总结80-816.2 展望81-82参考文献82-88导师及作者简介88-90致谢90

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