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曝气机的创新设计及其模拟分析研究

作　者: 章建波
导　师: 胡树根；黄长林
学　校: 浙江大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 曝气机 创新设计 设计方法学 评价准则 评价系统 数值模拟
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


曝气机作为一种有效的污水处理设备在市场上的需求量很大，市场要求加速产品设计，但是曝气机传统的设计方法设计效率低，设计可靠性差，生产周期长，这对企业取得市场竞争优势很不利。同时，市场对曝气机的功能提出了更高的要求，需要改进设计方法和手段，进行曝气机的创新设计，改善现有产品的技术性能、可靠性、经济性以及使用性能，满足生态环境保护的新需要。因此在当前形势下，进行曝气机的创新设计具有非常现实的、重要的意义。 本文运用创新设计的思想和方法，进行曝气机创新设计的应用研究；通过功能提取、功能分解和功能原理求解进行方案创新设计，建立计算机辅助评价系统，评价得到最优方案；借助CAD进行产品结构的创新设计，利用CAE进行结构的模拟分析计算；设计出具有功能创新和结构创新特点的曝气机。 本文研究的主要内容分为以下四个方面： 1．根据市场需求和客户反映的意见建立设计任务书，分析设计要求，运用创新设计的思想和方法，提取产品的总功能，进行功能的分解，对分功能进行原理求解，产生一系列的方案； 2．结合产品的经济因素、技术因素以及社会因素，确定较为合理的评价准则，运用适当的评价方法，建立计算机辅助评价系统，对方案进行评价和筛选，选出相对较优的方案； 3．结合工作原理和设备的性能要求，运用计算机辅助设计手段，对曝气机的水力推进装置，气水混合装置和气水导流装置进行结构创新设计； 4．应用计算流体力学软件对气水导流装置进行模拟分析，在不同的出水口支管数量、不同形状的导流底盖和不同锥角的锥形导流底盖三种情况下得出各自的模拟结果，根据结果进行方案的筛选和设计结构的参数确定。 企业对设计的曝气机样机进行了试制和下水试验。结果表明：样机的溶氧效果和服务面积都有很大的改进和提高。 曝气机的创新设计加快了设计进程，提高了设计效率，缩短了生产周期；方案的计算机辅助评价系统使方案的评价变得较为方便、直观；在设计过程中，计算机辅助设计和数值模拟分析的应用对设计结构的参数的确定起到了积极的作用，提高了设计的可靠性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-17
  1.1 课题的研究背景  7-10
    1.1.1 课题的提出  7-8
    1.1.2 曝气机的发展现状  8-10
  1.2 创新设计研究现状  10-13
    1.2.1 设计方法学的发展与研究现状  10-11
    1.2.2 创新设计的发展与研究现状  11-13
  1.3 基于计算流体力学的模拟分析的研究现状  13-16
    1.3.1 计算流体力学的研究现状  13-14
    1.3.2 数值模拟分析  14-16
  1.4 本文的工作  16-17
第二章 曝气机创新设计的理论基础  17-27
  2.1 曝气机创新设计的思维模式  17-18
  2.2 曝气机创新设计的思维方法  18-20
  2.3 曝气机创新设计的理论支持  20-22
    2.3.1 创新设计的基本要素  20
    2.3.2 创新设计的思维特点  20-21
    2.3.3 创新设计的基本原理  21-22
  2.4 曝气机的创新设计过程  22-27
第三章 曝气机的方案创新设计与评价  27-48
  3.1 曝气机方案的创新设计  27-36
    3.1.1 设计任务书  27
    3.1.2 功能提取与分解  27-32
    3.1.3 分功能的原理求解  32-35
    3.1.4 原理求解的综合  35-36
  3.2 曝气机方案的评价  36-42
    3.2.1 方案评价概述  36-37
    3.2.2 方案的评价准则  37-39
    3.2.3 方案的评价方法  39-41
    3.2.4 加权系数的确定  41-42
  3.3 计算机辅助方案评价系统  42-48
    3.3.1 系统的开发平台和工具  42-43
    3.3.2 系统的组成和功能设计  43-46
    3.3.3 系统的评价实例  46-48
第四章 曝气机的结构创新设计  48-58
  4.1 水力推进装置的创新设计  48-50
    4.1.1 水力推进装置的设计要求  48-49
    4.1.2 结构设计过程  49
    4.1.3 结构设计创新点  49-50
  4.2 气水混合装置的创新设计  50-52
    4.2.1 气水混合装置的设计要求  50
    4.2.2 结构设计过程  50-52
    4.2.3 结构设计的创新点  52
  4.3 气水导流装置的创新设计  52-54
    4.3.1 气水导流装置的设计要求  52-53
    4.3.2 结构设计过程  53-54
    4.3.3 结构设计创新点  54
  4.4 筒材料的选用  54
  4.5 总体设计与试验结果  54-58
    4.5.1 总体设计  54-55
    4.5.2 试验结果  55-58
第五章 气水导流装置的数值模拟分析  58-74
  5.1 数值模拟的前处理  58-64
    5.1.1 前处理技术  58-60
    5.1.2 气水导流装置的前处理  60-64
    5.1.3 总结  64
  5.2 数值模拟过程及其后处理  64-70
    5.2.1 数值模拟过程  65-67
    5.2.2 模拟结果的后处理分析  67-70
  5.3 导流装置的数值模拟结果分析  70-74
    5.3.1 导流装置数值模拟分析一  70-71
    5.3.2 导流装置数值模拟分析二  71-74
第六章 总结与展望  74-76
  6.1 总结  74-75
  6.2 展望  75-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
附录  80-81

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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