颗粒—壁面碰撞建模和数据处理,该文是关于数据处理论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
数据处理论文参考文献：
摘 要： 直升机发动机吸入沙粒会严重影响寿命和可靠性,加装粒子分离器以净化进气必要性不言而喻.根据以往研究,碰撞是影响粒子在分离器中运动轨迹的主要因素.采用数值模拟方法,得到大量不同初始条件下反弹参数,分析相对位移、碰撞时间、反弹速度、反弹角度等参数和入射条件的关系特性.并将所得到的仿真结果和实验统计结果进行对比,能够较好吻合.最后将处理后的数据导入关系型数据库,建立沙粒和壁面碰撞反弹模型数据库基础表.文中的结果全面考虑多种初始条件的共同作用,使计算准确性大大提高,对指导分离器型面设计有一定贡献.关键词： 航空发动机； 粒子； 碰撞； 轨迹； 数值模拟
中图分类号： V231.3文献标识码： A文章编号： 10044523（2014）04058909
引言
飞机在机场起飞着陆时,进入发动机的空气含有尘土、沙石及冰雪等杂物.而在山区、海面、沙漠等一些特定环境下工作的直升机,在使用阶段更是不可避免地吸入一些外物,例如沙粒、盐雾等.
工作介质中存在的悬浮颗粒会对机械性能及寿命产生显著影响,尤其在粒子速度及碰撞频率很高的发动机转动部件中.这种影响体现在结构及气动两方面：结构方面的损伤主要是对压气机叶片的侵蚀,其他轴流机械中叶片点蚀和切割前缘,增加叶片表面粗糙度[1].这种现象的净结果是改变了叶片表面的压力分布及发动机总体性能；从气动方面看,这种现象的总体效果表现为增加了叶片通道的总压损失.航空发动机吸入颗粒的严重性可由下面的事例体现：一台无进气防护装置的直升机发动机在粒子浓度仅为1 g/m3的环境中,工作寿命只有10小时[2].因此,加装进气防护系统是十分必要的.
直升机进气防护装置主要可分为三类：格栅过滤器、涡旋管和惯性粒子分离器[3].格栅过滤器由于需要频繁清洁和更换滤网已经被淘汰.涡旋管虽能够提供较高的分离效率,但由于其过大的迎风面积也被取代.惯性粒子分离器（IPS）不仅展现出较好的防沙防尘及分离外物能力,同时保持良好的紧凑性和防冰性[4].根据以往研究,碰撞是影响粒子在分离器中运动轨迹的主要因素.为了进一步的设计和优化分离器型面,研究颗粒壁面碰撞反弹特性是十分必要的.
1颗粒壁面碰撞模型和参数
流动系统中的多相流研究可分成三个部分：第一部分包括流动参数及粒子轨迹；第二部分包括粒子的存在对原流场的影响；第三部分包括颗粒对壁面冲击及材料侵蚀的本质[5].
目前,已有大量的研究成果可用来预测粒子碰撞导致的材料侵蚀,却少有关注壁面的存在及形状变化对于粒子轨迹的影响[6].仅有的一些研究,例如求解旋风分离器中的粒子轨迹,也没有进行本质分析或考虑碰撞非线性的影响,甚至将其简化为镜面反射.颗粒壁面碰撞反弹动力学过程仿真需要更加精确的建模.
由于沙粒半径和机匣及分流器壁面的尺寸比例很小,沙粒在分离器内运动时发生的碰撞现象可以简化为圆球和无限大平板的碰撞.先将沙粒简化为圆球,再分析该简化对结果产生的影响,模型直径为1 mm.
4总结
本文使用LSDyna软件建立沙粒和金属壁面碰撞模型并进行网格划分,并设置不同初始条件的模型参数.再通过ANSYS Mechanical Launcher求解器动态仿真,经过后处理得到了不同初始条件下的碰撞结果.
总结碰撞反弹特性,得到了相对位移、接触时间、反射速度、反射角度等参数随入射角度的变化规律.分析粒子的入射速度、壁面移动速度、壁面材料等初始条件改变对原结果影响程度,以影响因子的形式描述.
将模拟结果和Grant,Tabakoff及Malak等所得到的实验值对比,验证文中使用的碰撞模型的可行性.将整理后数据导入数据库管理系统,建立了粒子壁面碰撞反弹数据库表.通过本文的研究得出了以下结论：
（1）沙粒和壁面碰撞反弹时,两者间相对位移和接触时间值都很小,可以忽略不计.
（2）随着入射角度的增大,速度回复率将不断减小,角度回复率先减小后增大.
（3）壁面移动时,速度回复率主要取决于移动速度的大小,而角度回复率则更多取决于移动速度的方向.
（4）碰撞反弹结果只能由统计平均描述.数据库方法可以将待求节点附近范围内的所有节点信息都联系起来,全面考虑了多种初始条件的共同作用,使计算的准确性大大提高.
参考文献：
[1]Tabakoff W. Measurements of particles rebound characteristics on materials used in gas turbines[J]. Journal of Propulsion and Power, 1991,7（5）：805—813.
[2]Grant G, Tabakoff W. Erosion prediction in turbomachinery resulting from environmental solid particles[J]. Journal of Aircraft, 1975,12（5）：471—478.
[3]Vittal B V R, Tipton D L, Bennett W A. Development of an advanced vaneless inlet particle separator for helicopter engines[J]. Journal of Propulsion and Power, 1986,2（5）：438—444.
[4]Breitman D S, Dueck E G, Habashi W G. Analysis of a splitflow inertial particle separator by finite elements[J]. Journal of Aircraft, 1985,22（2）：135—140.
结论：适合不知如何写数据处理方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于大数据分析工具论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
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