[发明专利]一种拉幅热定型机烘箱结构优化方法

权利要求书

1.一种拉幅热定型机烘箱结构优化方法，其特征在于，

一、建立物理尺寸模型

在已有的传统拉幅热定型机基础上，建立1:1的物理尺寸模型，以等大的三维模型为基础，做内部流场的仿真和优化后的验证；

二、进行有限元为基础的流体仿真

为进行CFD软件仿真，按以下方法进行仿真：

1)确立边界条件

根据物理模型和流程方法，对模型进行简化后，结合实际的生产状况，在进行模拟时，将热空气入口边界条件定义为速度入口，需确定风速大小、风速方向以及温度情况，热风出口通过排风管道经由排风风机排放，除此之外还有一定流量经由出布口进入下级烘箱，设置空气出口的边界条件为压力出口；腔体为保温材料所覆盖，视为绝热层；

2)建立网格

在前处理软件中对烘箱整体划分为多个计算域，网格划分方式采用结构化网格，对整个烘箱边界层进行了网格加密，考虑仿真的计算精度和结果可靠性，进行网格的无关性验证；

3)CFD仿真

烘箱的流体流场为湍流，将风道模型进行理想化处理后，湍流模型选用标准k-ε方程模型，利用CFD内置的离散格式和压力速度耦合方法进行流体的全过程仿真，从而得到传统烘箱的仿真结果；

三、结构优化设计

优化烘箱内换热器-风机段的流场分布，减弱换热器-风机段的流道中涡结构的强度，设计了涡破碎结构，在换热器-风机段单排排布，涡破碎结构的长度表示为L，L定义为0.15-0.35倍的喷嘴长度，最大高度D0为换热器高度的0.6-0.75倍，这里，涡破碎结构的最大高度处位于换热器自身长度的中心位置处，定义为0.45L～0.55L处，涡破碎结构的前端由两个圆弧段光滑过渡而成：圆弧段一为半径为d0的圆，呈内凹状，位于涡破碎结构的起始端且与涡破碎结构的上端线相切，d0的大小与涡破碎结构的高度D0有关，定义为d0＝0.1D0～0.2D0；圆弧段二为半径d1的圆，呈外凸状，位于圆弧段一的前端，圆弧段二的圆心在高度上与圆弧段一的圆心位置关联，高度上圆弧段二的圆心距离圆弧段一的高度距离为D1，D1＝0.4D0～0.6D0，同时在前后位置上圆弧段二在圆弧段一的前面，且两段圆弧的圆心连线与竖直线成角度θ1，将角度的大小定义为θ1＝10°～30°，涡破碎结构的其余位置弧线由流线型弧线过渡连接；

涡破碎结构有一定的倾角，倾斜类型定义为倾角θ2的内倾，θ2＝5°～15°，涡破碎结构边缘做倒圆角处理，倒圆大小恒定且为d2，与涡破碎结构的最大高度D0相关，定义为d2＝0.1D0～0.15D0，涡破碎结构的上端面宽度标记为h，下端面厚度由不同位置高度和倾角θ2可计算得出；

涡破碎结构与定型机的隔板相连，涡破碎结构在前后位置上与换热器机构相邻但不相连，且涡破碎结构的圆弧段一的圆心与换热器的距离定义为L_J，L_J＝0.1L-0.2L；

四、仿真验证。

2.根据权利要求1所述的一种拉幅热定型机烘箱结构优化方法，其特征在于，所述烘箱上下各分布12个喷嘴风道，12个喷嘴风道构成了左右各5个喷组间的短间隔H_S以及中间位置的1个长间隔H_L，在定型机烘箱中，短间隔板件的中间有圆形孔，圆形排气孔把完成对织物的加热后热空气导出。

3.根据权利要求1所述的一种拉幅热定型机烘箱结构优化方法，其特征在于，与喷嘴风道对应的涡破碎结构为12个，其中，烘箱的喷嘴风道排布中，中间部分是两个结构的连接之处，中间空开，涡破碎结构的厚度Ha和喷嘴段间距有关，且Ha＝0.7Hs～0.8Hs，位于短间距H_S的涡破碎结构的中心线与短间距中心线重合；位于长间距H_L的涡破碎结构在排布上，涡破碎边缘与长间距的边缘重合。