大直徑非金屬高速圓盤空氣流場(chǎng)研究.pdf

1、智能電網(wǎng)的普及是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而性能良好的智能電網(wǎng)用戶端設(shè)備是保證智能電網(wǎng)順利實(shí)施的必要條件，傳統(tǒng)的傳感器響應(yīng)頻率檢測(cè)設(shè)備不僅一次性投入過(guò)大，成本較高，精度較低，更重要的是無(wú)法解決操作頻率高于9000HZ的傳感器設(shè)備的檢測(cè)問(wèn)題。鑒于此，本課題組研制了智能電網(wǎng)用戶端用傳感器響應(yīng)頻率檢測(cè)系統(tǒng)，它的研發(fā)不僅大大提高了頻率檢測(cè)范圍，而且滿足了人們對(duì)種類繁多的智能電網(wǎng)用戶端設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)的市場(chǎng)需求。大直徑非金屬高速圓盤是智能電網(wǎng)用戶端用

2、傳感器響應(yīng)頻率檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題、溫度場(chǎng)分布等問(wèn)題會(huì)直接關(guān)系到圓盤的變形及失效。因此，大直徑非金屬高速圓盤的空氣流場(chǎng)分析對(duì)智能電網(wǎng)用戶端用傳感器響應(yīng)頻率檢測(cè)設(shè)備的研制具有顯著的理論與現(xiàn)實(shí)意義。
　　首先，在介紹了空氣流場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，數(shù)值模擬理論方法及數(shù)值模擬計(jì)算流程的基礎(chǔ)上，利用流固耦合方法對(duì)空氣載荷作用下高速旋轉(zhuǎn)非金屬圓盤進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了其壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)、應(yīng)力—應(yīng)變場(chǎng)及變形場(chǎng)的分布規(guī)律。

3、其次，在此基礎(chǔ)上揭示了圓盤轉(zhuǎn)速、外圓直徑、圓盤厚度、托盤直徑以及外壁高度等不同參數(shù)對(duì)大直徑非金屬高速圓盤的最大等效應(yīng)力及變形量的影響規(guī)律及影響程度。最后，建立圓盤氣動(dòng)熱力學(xué)方程，根據(jù)求解的熱能參數(shù)對(duì)圓盤的穩(wěn)態(tài)熱與瞬態(tài)熱進(jìn)行仿真模擬，并分析了大直徑非金屬高速圓盤的溫度場(chǎng)分布規(guī)律及不同工藝參數(shù)對(duì)峰值溫度的影響程度。
　　結(jié)論表明：增大圓盤轉(zhuǎn)速，最大等效應(yīng)力值與變形量相應(yīng)的增大，氣動(dòng)熱產(chǎn)生的峰值溫度普遍升高，在轉(zhuǎn)速為4000RPM時(shí)，最

4、大等效應(yīng)力值為1.58MPa，變形量為18.27mm，峰值溫度由22℃增長(zhǎng)到了63.2℃；最大等效應(yīng)力值與變形量隨著外圓直徑的增大呈二次曲線上升，峰值溫度緩慢增大，直至增加到800mm后溫升較快，在外圓直徑為850mm時(shí)，峰值溫度達(dá)到82.8℃；當(dāng)圓盤厚度增加、托盤直徑增大時(shí)，最大等效應(yīng)力與變形量的數(shù)值曲線圖呈下降趨勢(shì)，峰值溫度變化不大；隨著外壁高度的增加最大等效應(yīng)力值和變形量呈先增大后減小的趨勢(shì)，在外壁高度約為950mm處達(dá)到最大值。