基于计算机分析的液体灌装阀改进设计.doc

摘要:本设计借助UG三维建模软件，对灌装阀的各个部件进行三维建模，再运用UG的装配命令对各个部件进行组合成完整的液体灌装阀模型。在设计过程，边学边运用逆向思维分析灌装阀的内部结构，分析了内部结构以后可以为下面的液体灌装发内部流体建模带来很大的方便。

为了得到灌装阀内部流体的特性，设计中运用了FLUENT软件对液体灌装阀进行流体建模，详细的运用模拟数值计算来分析液体灌装发内部结构对流场影响，从而得到流体在灌装阀中大概的流态和特性。由于灌装阀的内部结构对流体特性的影响非常大，所以通过分析灌装阀内部流体流场的残差曲线图、压力分布、速度矢量图的结果，来揭示边界条件对灌装阀内部流体流场的影响。运用正交试验阀结构液体灌装阀的主要结构参数对结构进行优化设计。灌装阀的主要参数是进口尺寸，出气口尺寸，进口处横条的尺寸等等。用正交实验法对这些参数排列组合成各种灌装阀结构，运用UG对这些结构一一三维建模。然后运用Fluent对这些结构的灌装阀内部流体进行数值模拟分析，并且对比相同操作环境模拟结果，总结出液体灌装阀在实际生产过程中应采用的适宜边界条件，寻找出最好的液体灌装阀的工艺结构方案。

通过本设计能更加确定灌装阀的最优的结构，最优结构下的灌装过程中流体的特性和边界条件对流场的影响，并且在实际生产过程中运用这些结论来矫正和改进灌装阀的不足。

    关键词：灌装阀；结构优化；计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics)；模拟仿真；流场

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪  论-1

1.1 课题背景及意义-1

1.2 液体灌装阀的发展现状-2

1.3 液体灌装阀的发展趋势-4

1.4 本设计的主要内容...5

第二章 液体灌装阀及流体建模-7

2.1 液体灌装阀的建模过程-7

2.2 液体灌装阀内的流体建模过程-9

2.3本章小结-10

第三章 Fluent的流体动力学分析-11

3.1 Fluent各主要模块用途-11

3.2 用Fluent求解问题的一般步骤-12

3.3 Fluent求解器的说明-12

3.4 Fluent求解方法与分析方案的选取-12

第四章 液体灌装阀的流体分析操作过程-15

4.1 单相流中液体灌装阀的流体分析-15

4.1.1 Gambit软件实际操作过程-15

4.1.2 Fluent6.3软件的实际操作过程-17

4.2 二相流中操作条件对流场的影响-24

4.3本章小结-29

第五章 液体灌装阀的结构改进设计-31

5.1正交试验法-31

5.2 灌装阀结构的主要参数-31

5.3 灌装阀结构改进设计-31

5.3.1 入口处横条宽度改变的速度分析比较-32

5.3.2 液体入口处最大内径的速度分析比较-33

5.3.3 液体出口处不同间隙的速度分析比较-34

5.4 改进灌装阀的流场分析-36

5.5本章小结-37

第六章 结论与展望-39

6.1 结论-39

6.2不足之处及设计展望-39

参考文献-40

致  谢-41