基于CFX免冲厕所配料运动仿真及机构分析

摘要

在日益恶化的环境中，不可再生资源更加缺少的当代社会，“绿色环保，节能减排”的观念已经植入到社会生活的方方面面。由于传统厕所水资源耗费大、污染严重等很多问题，本文结合当代社会的现实情况，提出了基于CFX免冲厕所配料运动仿真及机构分析的课题。
　　在绿色”、“环保”和“节能减排”的社会发展趋势下，人们开始了用微生物分解粪便类型厕所的探索。本文在“免水冲厕所的研究与开发”项目的基础上，对生态厕所的结构进行流场分析，从而对其结构进行进一步的优化设计。
　　首先，介绍本课题的来源和背景，并结合现实需要以及研究现状，提出对“免冲厕所基于CFX配料运动仿真及机构分析”的必要性。随后，对免水冲厕所的机械部件进行了简单的介绍。
　　其次，运用Pro/E对螺旋滚筒进行建模，在利用ANSYS的workbench平台上的CFX模块，对单旋单滚筒进行流场分析，对免水冲厕所中双滚筒的中心距进行尺寸优化计算。随后，在此对单、反双螺旋滚筒的免水冲厕所进行简化建模，对其进行流场分析，并对分析结果进行比较，选择较优的螺旋滚筒设计方案。
　　再次，对得到的优化方案中的螺旋滚筒进行静力学以及谐响应分析，检验优化后模型的可靠性。通过动力学分析，分析单、反双螺旋滚筒的前8阶固有频率、振型以及应力云图。随后，对模型材料进行优化选择，对比两种材料的分析结果，选择较优的材料选择方案。
　　最后，对分析优化后免水冲厕所的经济性进行分析，并对免水冲厕所的使用前景进行初步预测。

目录

声明

摘要

引言

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 国内外的研究现状及不足

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 当代研究的不足

1．3 生态厕所的基本工作原理及仿真简介

1．3．1 无水生态厕所的基本工作原理

1．3．2 无水生态厕所的仿真简介

1．4 课题研究的主要内容

1．5 本章小结

第2章 主要机械部件简介和物料运动机理分析

2．1 主要机械部件的简介

2．1．1 免水冲厕所传动部分简介

2．1．2 传动系统部件的简介

2．1．3 免水冲厕所排气部分简介

2．2 物料搅拌机理的分析

2．2．1 免水冲厕所物料的微观成分

2．2．2 搅拌过程中物料的运动形式

2．3 本章小结

第3章 单反螺旋滚筒的流固耦合仿真分析

3．1 流固耦合分析的方法

3．1．1 线性流固耦合的分析方法

3．1．2 非线性流固耦合分析方法

3．1．3 物态变化时流固耦合分析方法

3．2 流体计算的基本方程及方法简介

3．2．1 流体的运动方程

3．2．2 流体微元及坐标系方程

3．2．3 流体元

3．2．4 结构运动方程

3．2．5 模态分析法

3．3 免水冲厕所中物料颗粒的运动方程

3．3．1 圆周运动

3．3．2 直线运动

3．3．3 物料质点的运动方程

3．4 反螺旋滚筒中心距的设计

3．4．1 Pro／e建模

3．4．2 模型的导入与重建

3．4．3 网格的划分

3．4．4 CFX求解器的设置

3．4．5 CFX求解器的计算启动

3．4．6 CFX的后处理

3．5 本章小结

第4章 双反螺旋滚筒的流固耦合仿真

4．1 反螺旋滚筒的布置的理论分析

4．2 基于CFX对两种滚筒布置的流场仿真分析

4．2．1 模型的导入重建及网格的生成

4．2．2 物理定义CFX-Pre

4．2．3 CFX的后处理

4．3 结果分析

4．4 本章小节

第5章 免水冲厕所结构优化设计

5．1 环保智能免水冲厕所反应箱的优化设计

5．2 螺旋滚筒的静态有限元分析

5．2．1 静态有限元分析相关理论

5．2．2 静态有限元分析的前处理

5．2．3 螺旋滚筒的优化设计

5．3 螺旋滚筒的模态分析和谐响应分析

5．3．1 动态有限元分析相关理论

5．3．2 螺旋滚筒的模态分析参数设置

5．3．3 谐响应分析及结果处理

5．4 模型材料优化

5．4．1 材料优化后的静力分析实验数据处理

5．4．2 材料优化后的模态分析实验数据处理

5．5 经济性分析和前景展望

5．5．1 经济性分析

5．5．2 前景展望

5．6 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果

硕士研究生期间发表论文