倒伞型曝气机有限元分析及优化设计(含CAD装配图)(任务书,开题报告,外文翻译,论文说明书15000字,CAD图纸2张)
摘要：研究污水处理设备强度优化问题,倒伞型曝气机是污水生物处理技术中的关键设备,具有充氧、搅拌和推流等作用。搅拌叶轮的设计和优化对其最主要的性能指标充氧动力效率至为关键。在研究曝气机充氧机理的基础上,对曝气机的叶片进行了实体建模、有限元分析和优化设计。首先利用ANSYS平台对叶片工作过程进行了研究,通过实体建模、网格划分和有限元分析等过程,对曝气机搅拌叶片在工作状态的应力应变情况进行了有限元仿真分析。仿真结果明确了叶片的薄弱环节,并为进行优化和改良结构,为产品的生产设计提供了研究依据。
关键词:倒伞曝气机;有限元分析;优化设计
Fin ite Element Ana lysis and Optima l Designfor Inverted Umbrella Aera tor
Abstract：The inverted umbrella aerator is the key equipment of biological wastewater treatment technology,which has the effects of oxygenation, mixing and p lug - flow. The design and op timization of the mixing impeller ismost important to the efficiency of oxygenation. In this paper, the solidmodeling and finite element analysis and op ti2mal design of aerator blades were made based on the study of the oxygenation mechanism. Firstly, the working process of the bladeswas studied through solid modeling, mesh generation and finite element analysis process, and the stress - strain finite element analysiswas offered based on ANSYS, which identified the weak links in the leaves.And more, the op timized and imp roved designs for the p roduction were made, which set the foundation for the manu2facture of the blades.
Keywords: Inverted umbrella aerator; Finite element analysis; Op timal design
本文主要研究内容
本文研究对象为倒伞型曝气机有限元分析与优化设计，倒伞型曝气机在进行试运转时，其叶片所受到的压力是最大的。叶片作为倒伞型曝气机的重要部件，其设计可靠性和合理性成为整个倒伞型曝气机设计的关键因素之一。因此需要对箱体进行有限元静态和动态分析，为故障的排除提供帮助，并为叶片结构的改进提供有关数据。本文所做的主要工作如下：
l、学习有限元数值方法，了解国际上通用的有限元分析软件，掌握有限元软件ANSYS的使用。
2、查阅有关倒伞型曝气机有限元分析的文献，吸取其中好的经验和方法，为自己的分析研究做准备，
3、利用ANSYS软件的建模功能建立叶片的有限元模型，进行叶片的静态分析，考察叶片的强度和刚度。
4、对叶片进行模态分析，获得X,Y，Z方向变形图，分析所得结果。
5、运用APDL建模，以叶片的体积(质营)为优化目标进行优化分析，判断分析的收敛性，分析优化结果。
目 录
1 绪论
1.1 前言....................................................................................................................1
1.2 有限元方法简述.................................................................................................1
1.2.1 有限元法的发展历史.........................................................................................2
1.2.2 有限元法在工程结构分析中的应用.................................................................2
1.2.3 有限元法的新发展.............................................................................................3
1.3 倒伞型曝气机的有限元分析现状.....................................................................4
1.4 本文主要研究内容.............................................................................................5
2 曝气机工作原理和性能指标
2.1 国内一些具有代表性的曝气机产品及其优缺点..........................................6
2.2 优化设计研究现状...........................................................................................8
2.2.1 优化方法学的发展与研究现状.......................................................................8
2.3 曝气机的结构功能及工作原理详细分析.....................................................10
2.4 曝气原理分析.................................................................................................12
2.5 曝气机性能评价指标的确定.........................................................................14
3 基于ANSYS曝气机的有限元分析与优化设计
3.1 有限元软件ANSYS概述.................................................................................18
3.1.1 ANSYS软件环境简介......................................................................................18
3.1.2 ANSYS软件主要特点......................................................................................20
3.2 倒伞型曝气机叶片标准与二维图形.............................................................21
3.3 曝气机的优化设计方法.................................................................................23
3.4 倒伞型曝气机的有限元分析.........................................................................23
3.5 叶片材料的选择.............................................................................................26
3.6 叶片的网格模型.............................................................................................27
4 总结.......................................................................................................................34
参考文献.......................................................................................................................35
致 谢.......................................................................................................................36
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