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珩磨气动测量系统中曲面测量理论及测量参数优化研究

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论文说明:图表目录

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 技术指标

1.1.3 课题的研究意义

1.2 珩磨气动测量的国内外研究现状

1.2.1 国内研究现状

1.2.2 国外研究现状

1.3 课题研究目标及主要内容

1.3.1 课题的研究目标

1.3.2 课题研究的主要内容

1.4 气动测量系统整体方案

1.4.1 气动测量的特点

1.4.2 气动测量参数优化方法

1.4.3 气动测量系统的整体方案

第2章 气动测量的基本原理

2.1 压力式气动测量的基本原理

2.1.1 气动测量的分类

2.1.2 背压式气动测量基本原理

2.1.3 差压式气动测量基本原理

2.2 气动测量的流体动力学基础

2.2.1 有效断面与流量

2.2.2 连续性方程和流量不变方程

2.2.3 层流与湍流

第3章 曲面喷嘴挡板机构的特性方程

3.1 气动测量系统的工作方式

3.1.1 气动量仪的工作状况

3.2 曲面喷嘴挡板机构计算

3.2.1 曲面喷嘴挡板机构的形成

3.2.2 曲面喷嘴挡板机构当量间隙计算

3.3 曲面挡板测量系统的特性方程

3.3.1 工况Ⅰ

3.3.2 工况Ⅱ

3.3.3 工况Ⅲ

3.3.4 工况Ⅳ

3.4 平面与曲面挡板特性方程的比较

3.5 本章小结

第4章 气动测量参数设计及三维建模

4.1 参数的选择原则

4.1.1 工作压力的选择

4.1.2 测量喷嘴形式和大小的选择

4.1.3 进气喷嘴的选择

4.2 曲面喷嘴挡板机构的几何特性

4.3 气动测量参数设计

4.3.1 喷嘴内径的选择

4.3.2 喷嘴外径的选择

4.3.3 喷嘴长度的选择

4.3.4 曲面挡板直径的选择

4.3.5 喷嘴参数的设计

4.4 三维实体模型的建立

4.5 本章小结

第5章 流体软件仿真与参数优化

5.1 FLUENT软件介绍

5.1.1 软件组成及特点

5.1.2 软件协同关系及求解步骤

5.2 FLUENT仿真计算

5.2.1 模型网格划分

5.2.2 条件设置与仿真运算

5.3 计算结果

5.3.1 静压图

5.3.2 总压图

5.3.3 速度场

5.3.4 流场图

5.4 结果说明

5.4.1 曲面挡板特性方程的仿真说明

5.4.2 参数优化结果说明

5.5 本章小结

结论与展望

1.总结

2.展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士研究生期间发表的论文

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摘要

珩磨自动测量是实现加工过程自动化的一个重要环节,珩磨机的测量系统精度决定了珩磨机的加工精度。目前,珩磨加工中的测量系统广泛采用气动测量。在以往的珩磨气动测量系统研究过程中均是用平面测量代替曲面测量进行研究。对测量参数的设计也是基于平面挡板机构。但要达到珩磨气动测量的高精度,用平面测量代替曲面测量是不科学的,因此对曲面测量理论和测量参数优化的研究是必不可少的。
   本文在充分研究气动测量和空气动力学的理论基础上,通过对珩磨气动测量系统中喷嘴挡板机构的研究,得出了挡板为曲面时的中、高压背压气动测量系统四种工况下背压与间隙的函数式和变换倍率的表达式。首次研究了曲面挡板直径与气动测量系统测量精度之间的关系。研究证明曲面挡板特性方程的测量精度高于平面挡板特性方程。应用此特性方程对气动量仪及测量系统进行设计比较准确,并为提高珩磨气动测量的测量精度提供了可靠的参考依据。
   为验证曲面挡板特性方程以及对喷嘴参数的优化研究,本文在实体模型建立的基础上,利用流体仿真软件FLUENT对曲面挡板气动测量装置的气路结构及喷嘴进行了仿真计算。仿真结果显示了气动测量装置工作过程中空气流动变化状况,并且得出了压力数值。利用绘图软件绘制曲面挡板压力间隙曲线,通过与理论曲线的对比分析,验证了曲面挡板特性方程的正确性。并且通过对模型参数的调整,重复仿真获得不同主、测量喷嘴孔径的压力-间隙曲线,进而根据结果找到其规律,优化参数设计。

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