基于ANSYS熱分析爐均溫場(chǎng)模擬及優(yōu)化.pdf

1、熱分析爐是熱分析儀器的核心部件，為測(cè)量物質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度關(guān)系提供必需的工作環(huán)境。其溫度場(chǎng)均勻性關(guān)系到熱分析儀器的檢測(cè)準(zhǔn)確性，通過(guò)優(yōu)化熱分析爐結(jié)構(gòu)以及氣氛流量等參數(shù)提高溫度場(chǎng)均勻性，已成為提高熱分析儀器精度的工作重點(diǎn)。因熱分析爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜、均溫性影響因素眾多，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)研究難度大、成本高以及周期長(zhǎng)。論文以熱分析爐為研究對(duì)象，采用ANSYS軟件對(duì)爐體溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬及優(yōu)化研究，為熱分析儀的研制提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。論文主要工作內(nèi)容如下：

2、>　　1、建立了熱分析爐體及爐內(nèi)氣氛的物理及數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，運(yùn)用流體有限元分析軟件ANSYS CFX，采用流固耦合方法，在熱分析爐工作在氣氛流量30mL/min、升溫速率10℃/min的條件下，模擬了爐內(nèi)工作室的非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)，溫度云圖顯示在爐中心及支座位置具有較差的溫度分布。
　　2、根據(jù)熱分析爐對(duì)均溫場(chǎng)的要求，選擇熱分析爐均溫區(qū)具有代表性的四個(gè)點(diǎn)作為溫度場(chǎng)溫度分布規(guī)律的驗(yàn)證點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)溫度測(cè)試分別在熱分析爐工作在50

3、℃、100℃、300℃、600℃的溫度下進(jìn)行，將測(cè)試結(jié)果與該四點(diǎn)在相同條件下的模擬計(jì)算值比較，二者溫度分布規(guī)律相同，證明模型的正確性。
　　3、對(duì)熱分析爐工作在不同氣氛流量、不同升溫速率、不同爐內(nèi)支架材料、不同間距支座下的溫度場(chǎng)分別進(jìn)行了模擬研究，總結(jié)了氣氛流量、升溫速率、支架材料、支座間距對(duì)熱分析爐溫度場(chǎng)均勻性影響的規(guī)律。綜合以上因素，選擇25mL/min的氣氛流量、8℃/min的升溫速率、鋁支架材料和12mm間距支座，對(duì)熱分析