高压氧舱内流体流动的数学模型的建立及其有限元分析

摘要

为了降低高压氧舱内的噪声和更快速地设计高压氧舱，本文建立了高压氧舱的数学模型。本文使用矢通量分裂计算格式数值计算求解了高压氧舱流场中流体流动的守恒型状态方程。并辅助以初始条件、边界条件、网格划分和时间步长等计算要素，得到了流场中从开始流动到流动接近停止的各个时间步各参数的瞬态分布情况。通过对数据的图形展示，可以得出流动的流速变化规律、激波的位置、压强和温度的变化情况等信息。接着，本文把数值计算的结果和实验结果进行了对比，发现二者吻合度较高。由此证明了数值计算定性地研究流场的变化趋势的可行性。同时，本文对高压氧舱流场使用FLUENT软件进行了仿真分析。并把分析的结果和先前的数值计算的结果进行了比较。可以发现二者的分析结果基本一致。然后，本文对高压氧舱模型进行了简化，使用喷管模型计算出高压氧舱模型处在完全亚声速工况时应当满足的出入口的压强比值。再后来，本文对高压氧舱的管道的摩擦性对流动的影响进行了分析。最后，本文对高压氧舱内噪声的来源、降噪的方法进行了讨论。

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1 绪 论

1.1高压氧舱简介

1.2 高压氧舱在设计及使用方面所面临的问题与不足

1.3 气体动力学的研究现状

1.4 计算流体力学的现状、不足以及应用情况

1.5本课题的目的、意义和研究方法

2 本论文用到的流体力学、空气动力学和计算流体力学知识

2.1流体力学部分

2.2空气动力学部分（一些基本概念）

2.3计算流体力学的离散化基础

3 高压氧舱的数学模型

3.1数学模型

3.2 数学模型的计算结果

3.3实验研究

3.4数学模型计算结果与实验结果的分析与对比

3.5 关于提高数学模型计算精度的讨论

3.6舱体与储气瓶内的压强比值和超音速流动之间的关系

3.7管道的摩擦对流动的影响

3.8产生噪声的原因分析及其避免方法

3.9本章小结

4 CFD仿真分析

4.1各种CFD软件的简介与评论

4.2 Fluent软件的功能简介

4.3湍流模型

4.4高压氧舱流场的fluent仿真分析

4.4本章小结

5 结论、不足与展望

5.1结论

5.2不足之处

5.3展望

致谢

参考文献