精密離心機(jī)流-熱-固多場(chǎng)耦合計(jì)算.pdf

1、精密離心機(jī)是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)加速度計(jì)標(biāo)定和校準(zhǔn)的重要設(shè)備，其誤差對(duì)加速度計(jì)標(biāo)定精度有重要影響，提高離心機(jī)標(biāo)定精度對(duì)提高慣性導(dǎo)航精度具有深遠(yuǎn)意義。本文以精密離心機(jī)為對(duì)象，計(jì)算轉(zhuǎn)盤(pán)在流-熱-固多場(chǎng)耦合作用下的結(jié)構(gòu)變形。文中通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬等方法分析了離心機(jī)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)及結(jié)構(gòu)場(chǎng)耦合特性，并分析影響離心機(jī)熱性能及結(jié)構(gòu)變形因素，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)流-熱-固多場(chǎng)耦合數(shù)值計(jì)算方法研究。建立此類(lèi)問(wèn)題的全耦合數(shù)學(xué)模型，研究求解數(shù)學(xué)方程

2、的強(qiáng)、弱耦合算法及其應(yīng)用。總結(jié)和區(qū)分目前多場(chǎng)耦合求解方法，在此基礎(chǔ)上定義了三種分析方法：直接法、順序迭代法和順序耦合法，并建立它們與強(qiáng)、弱耦合算法的聯(lián)系。再通過(guò)兩個(gè)同類(lèi)耦合問(wèn)題實(shí)例對(duì)比三種分析方法的計(jì)算精度，為離心機(jī)多場(chǎng)耦合計(jì)算方法選擇提供依據(jù)。
　　(2)流-熱-固耦合作用下離心機(jī)熱變形數(shù)值計(jì)算。將離心機(jī)熱變形問(wèn)題分為流固耦合換熱求解和熱-結(jié)構(gòu)耦合求解。分析離心機(jī)工作原理、多場(chǎng)耦合關(guān)系并建立離心機(jī)多場(chǎng)耦合數(shù)學(xué)模型。仿真建模及計(jì)算

3、，包括幾何建模、網(wǎng)格剖分、給定邊界條件、MRF方法和共軛傳熱仿真技術(shù)應(yīng)用、求解器選擇等。將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比，得出相對(duì)誤差在10％以?xún)?nèi)，驗(yàn)證本文仿真方法的有效性。對(duì)比了直接法和順序耦合法計(jì)算離心機(jī)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)結(jié)果，分析二者的計(jì)算精度。
　　(3)離心機(jī)熱性能及結(jié)構(gòu)變形影響因素分析。分析粗糙度對(duì)離心機(jī)熱性能的影響，計(jì)算并對(duì)比不同粗糙度下的換熱量、流動(dòng)所處粗糙區(qū)及截面流速和溫度。分析有無(wú)外界熱源對(duì)離心機(jī)熱性能的影響。分析轉(zhuǎn)速對(duì)離心機(jī)