[发明专利]一种拉幅热定型机烘箱结构优化方法

摘要

本发明公开了一种拉幅热定型机烘箱结构优化方法，解决传统定型机烘箱运行过程中的流体力学性能，改善原有结构不合理存在涡结构，优化局部流场，明显降低了涡强度，解决排风不畅和纤维尘容易在涡结构处形成积聚所造成的能量过度消耗以及产生火灾的隐患的问题，为定型机的节能环保和安全生产提供了基础。

主权项

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LJ，LJ=0.1L‑0.2L；四、仿真验证。