基于粉塵箱的流體仿真方法

葉子文

摘要：文章討論了在設備改進中經(jīng)常遇到的，如何提高關鍵零部件改進分析效率的問題，綜述了creo軟件中對機械零部件流體基本仿真方法，總結了在設計中零成本，短時間，可觀測的對改進部件的持續(xù)優(yōu)化方法;

關鍵詞：粉塵箱;流體仿真方法;creo仿真

引言

隨著我國大力推進工業(yè)智能制造技術，越來越多的企業(yè)開始注重產(chǎn)業(yè)技術的升級和改造工作，尤其在關鍵零部件的設計和加工中，不可避免的遇到零件尺寸不合適，結構不合適，材料不合適等諸多問題，當下機械制圖軟件相較之以往有了很大的進步，特別是在增加了自帶的仿真的功能，極大的方便了非機械專業(yè)技術人員研究零件結構對熱場，流體，力學等的影響，為優(yōu)化設備關鍵零部件提供了可視化的指導方向。

正文

1.傳統(tǒng)設備零部件優(yōu)化的基本現(xiàn)狀

隨著5G技術的發(fā)展和運用，萬物互聯(lián)的時代已經(jīng)來臨。大數(shù)據(jù)，云計算，人工智能等先進技術的不斷演進，應用層對數(shù)據(jù)傳輸用的光纖的要求越來越來高，導致產(chǎn)品制造對設備的要求也越來越高。傳統(tǒng)設備諸多零部件也在產(chǎn)品生產(chǎn)制造的過程中不斷被研究，被分析，被優(yōu)化，被改進，這個過程圍繞著零件加工，試驗，再加工，再試驗的路徑在進行，改進的成本相當大，但現(xiàn)在大部分的機械繪圖軟件都有效的集成了設計仿真工具，使得零件的設計和分析變得非常簡便，同時也具有一定的指導意義。

2.基于粉塵箱的問題和解決思路

生產(chǎn)、制造光纖預制棒的過程中，尾端會排除大量的粉塵，而粉塵遇空氣，非常容易凝結成塊，堵塞廢氣管道。基于解決此種問題，我們構建了一個在設備尾部安裝粉塵箱的想法，并進行設計、加工、試驗。

但在使用過程中，遇到了粉塵箱體中，粉塵沉積，結塊，需要時常清理;同時也遇到廢氣流入快，流出慢，出現(xiàn)廢氣回流的情況，導致預制棒的光學指標異常等問題。

為此，我們需要對粉塵箱的結構進行仿真分析，同時需要研究粉塵箱內(nèi)部結構不同時，氣體的流場會發(fā)生怎樣的變化。

3.基于粉塵箱的基本具體方法

3.1流體仿真數(shù)學模型

3.1.1連續(xù)性微分方程

3.1.2理論依據(jù)：質量守恒定律在微元體中的應用

3.1.3數(shù)學描述：[單位時間流出的質量]-[單位時間流入的質量]+[單位時間的質量累計或者增量]=0

3.1.4公式推導：

3.2繪制仿真所需的零部件--粉塵箱

為了便于仿真粉塵箱的結構，首先需要在軟件中繪制出基礎零件，此處使用的是Creo Parametric 5.0版本的軟件，通過新建零件以及一系列的軟件操作，在軟件中繪制出設定尺寸的基礎物件，此處不作材料屬性設定，直接進入仿真。

3.3進入仿真程序--開啟流體分析

在軟件中選擇“應用程序”，再選擇工具欄中的“流體分析”。

第一步：創(chuàng)建流體域，設置相關區(qū)域;

第二步：選擇物理模塊，勾選流體;

第三步：網(wǎng)格細分;

第四步：點擊運行仿真;

4.結語

全面、細致的對設備中的關鍵零部件進行仿真，才能觀察到零部件在各種條件下的工作變化，從而在各種變化中擇優(yōu)進行設計，避免了實物加工出來后，試用不合格，反復設計加工，增加了材料費用和試驗時間。極大的提高了設備連續(xù)優(yōu)化，升級，改造的準確性和穩(wěn)定性，不僅滿足了光纖產(chǎn)品也來越高的消費需求，同時不斷加快了先進設備的開發(fā)和使用。

參考文獻：

[1]張趙順.流體力學（第3版）.清華大學出版社，2015年7月

[2]劉廣生.Creo Parametric 5.0動力學與有限元分析從入門到精通.人民郵電出版社，

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