[發明專利]一種拉幅熱定型機烘箱結構優化方法

有效

• 申請號: 201711012115.2
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107977482B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 李昆航;顧敏明
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 張歡勇

1.一種拉幅熱定型機烘箱結構優化方法，其特征在于，

一、建立物理尺寸模型

在已有的傳統拉幅熱定型機基礎上，建立1:1的物理尺寸模型，以等大的三維模型為基礎，做內部流場的仿真和優化后的驗證；

二、進行有限元為基礎的流體仿真

為進行CFD軟件仿真，按以下方法進行仿真：

1)確立邊界條件

根據物理模型和流程方法，對模型進行簡化后，結合實際的生產狀況，在進行模擬時，將熱空氣入口邊界條件定義為速度入口，需確定風速大小、風速方向以及溫度情況，熱風出口通過排風管道經由排風風機排放，除此之外還有一定流量經由出布口進入下級烘箱，設置空氣出口的邊界條件為壓力出口；腔體為保溫材料所覆蓋，視為絕熱層；

2)建立網格

在前處理軟件中對烘箱整體劃分為多個計算域，網格劃分方式采用結構化網格，對整個烘箱邊界層進行了網格加密，考慮仿真的計算精度和結果可靠性，進行網格的無關性驗證；

3)CFD仿真

烘箱的流體流場為湍流，將風道模型進行理想化處理后，湍流模型選用標準k-ε方程模型，利用CFD內置的離散格式和壓力速度耦合方法進行流體的全過程仿真，從而得到傳統烘箱的仿真結果；

三、結構優化設計

優化烘箱內換熱器-風機段的流場分布，減弱換熱器-風機段的流道中渦結構的強度，設計了渦破碎結構，在換熱器-風機段單排排布，渦破碎結構的長度表示為L，L定義為0.15-0.35倍的噴嘴長度，最大高度D0為換熱器高度的0.6-0.75倍，這里，渦破碎結構的最大高度處位于換熱器自身長度的中心位置處，定義為0.45L～0.55L處，渦破碎結構的前端由兩個圓弧段光滑過渡而成：圓弧段一為半徑為d0的圓，呈內凹狀，位于渦破碎結構的起始端且與渦破碎結構的上端線相切，d0的大小與渦破碎結構的高度D0有關，定義為d0＝0.1D0～0.2D0；圓弧段二為半徑d1的圓，呈外凸狀，位于圓弧段一的前端，圓弧段二的圓心在高度上與圓弧段一的圓心位置關聯，高度上圓弧段二的圓心距離圓弧段一的高度距離為D1，D1＝0.4D0～0.6D0，同時在前后位置上圓弧段二在圓弧段一的前面，且兩段圓弧的圓心連線與豎直線成角度θ1，將角度的大小定義為θ1＝10°～30°，渦破碎結構的其余位置弧線由流線型弧線過渡連接；

渦破碎結構有一定的傾角，傾斜類型定義為傾角θ2的內傾，θ2＝5°～15°，渦破碎結構邊緣做倒圓角處理，倒圓大小恒定且為d2，與渦破碎結構的最大高度D0相關，定義為d2＝0.1D0～0.15D0，渦破碎結構的上端面寬度標記為h，下端面厚度由不同位置高度和傾角θ2可計算得出；

渦破碎結構與定型機的隔板相連，渦破碎結構在前后位置上與換熱器機構相鄰但不相連，且渦破碎結構的圓弧段一的圓心與換熱器的距離定義為L_J，L_J＝0.1L-0.2L；

四、仿真驗證。

2.根據權利要求1所述的一種拉幅熱定型機烘箱結構優化方法，其特征在于，所述烘箱上下各分布12個噴嘴風道，12個噴嘴風道構成了左右各5個噴組間的短間隔H_S以及中間位置的1個長間隔H_L，在定型機烘箱中，短間隔板件的中間有圓形孔，圓形排氣孔把完成對織物的加熱后熱空氣導出。

3.根據權利要求1所述的一種拉幅熱定型機烘箱結構優化方法，其特征在于，與噴嘴風道對應的渦破碎結構為12個，其中，烘箱的噴嘴風道排布中，中間部分是兩個結構的連接之處，中間空開，渦破碎結構的厚度Ha和噴嘴段間距有關，且Ha＝0.7Hs～0.8Hs，位于短間距H_S的渦破碎結構的中心線與短間距中心線重合；位于長間距H_L的渦破碎結構在排布上，渦破碎邊緣與長間距的邊緣重合。