精密離心機流-熱-固多場耦合計算.pdf

1、精密離心機是慣性導航系統(tǒng)加速度計標定和校準的重要設(shè)備，其誤差對加速度計標定精度有重要影響，提高離心機標定精度對提高慣性導航精度具有深遠意義。本文以精密離心機為對象，計算轉(zhuǎn)盤在流-熱-固多場耦合作用下的結(jié)構(gòu)變形。文中通過理論分析、數(shù)值模擬等方法分析了離心機流場、溫度場及結(jié)構(gòu)場耦合特性，并分析影響離心機熱性能及結(jié)構(gòu)變形因素，具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)流-熱-固多場耦合數(shù)值計算方法研究。建立此類問題的全耦合數(shù)學模型，研究求解數(shù)學方程

2、的強、弱耦合算法及其應(yīng)用。總結(jié)和區(qū)分目前多場耦合求解方法，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、弱耦合算法的聯(lián)系。再通過兩個同類耦合問題實例對比三種分析方法的計算精度，為離心機多場耦合計算方法選擇提供依據(jù)。
　　(2)流-熱-固耦合作用下離心機熱變形數(shù)值計算。將離心機熱變形問題分為流固耦合換熱求解和熱-結(jié)構(gòu)耦合求解。分析離心機工作原理、多場耦合關(guān)系并建立離心機多場耦合數(shù)學模型。仿真建模及計算

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。將計算結(jié)果與實驗值對比，得出相對誤差在10％以內(nèi)，驗證本文仿真方法的有效性。對比了直接法和順序耦合法計算離心機流場、溫度場結(jié)果，分析二者的計算精度。
　　(3)離心機熱性能及結(jié)構(gòu)變形影響因素分析。分析粗糙度對離心機熱性能的影響，計算并對比不同粗糙度下的換熱量、流動所處粗糙區(qū)及截面流速和溫度。分析有無外界熱源對離心機熱性能的影響。分析轉(zhuǎn)速對離心機