（全套设计）倒伞型曝气机有限元分析及优化设计（CAD图纸）

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倒伞型曝气机有限元分析及优化设计摘要进行定量评价。如有多个评价目标时，则先分别对各目标评分，再经处理求得方案的总分。其中总分的计算方法可以有多种，包括分值相加法分值连乘法均值法相对值法或有效值法加权积分法。其中综合考虑评价目标分值及加权系数的有效值作为方案的评价依据较合理，应用的也最为广泛。各种记分方法和特点见表所示。表总分计算方法和特点表中方案总分值有效值评价目标数各评价目标平分值各评价目标的加权系数理想方案总分值。本文采用加权记分法计算优化前后的曝气机性能评分，以验证优化结果的可靠性和有效性。加权系数是确定目标的重要性系数，主要在定量评价时用以考虑各评价目标重要程度。加权系数是反映评价目标重要程度的量化系数，加权系数大，意味着重要程度高。为了便于分析计算，般取各评价目标加权系数并且，加权系数的确定方法有两种.经验法根据以往他人的经验，人为的给定各评价目标的加权系数并且.叶轮浸没深度参见附录表.倒伞型表面曝气机基本参数图.叶轮的参数化模型图.叶片的二维图图.倒伞曝气机总成二维平面图.曝气机的优化设计方法曝气机具有充氧推流和搅拌性能,反映这些性能的主要指标是充氧动力效率和底部流速。其中最主要性能指标是充氧动力效率其中，其中,是在室温和个标准大气压下的氧气传输速率,是试验时的氧气饱和浓度,这里假设为常数。为标准条件下的氧气传输体积系数，表达式为为搅拌功率为单位体积的功率其中,为流量,为出口射流速度，为射流厚度。速度与叶片的流线厚度关系密切,而且叶片的流线也是影响搅拌功率的个主要因素。因此为了更好的研究叶片的流线和外形,从叶片的应力应变研究入手。对叶片的形状和厚度进行优化设计。因此,对于搅拌叶片的优化设计关系到整个曝气机性能的优化。本文采用的叶片优化方法运用有限元分析软件找出叶片的应力危险区,以有目的性的去实施补救措施,对于受力变形大的区域,可以加厚叶片或采用加强筋板对于应力比较的小的区域可以采取相对较薄的设计,减轻整机的质量,降低制造成本,并提高工作效率。.倒伞型曝气机的有限元分析设单元内任意点的位移函数为或利用节点处的边界条件,以表示的节点位移并写成这里,为相应矩阵,代入得用节点位移表示单元体内任意点位移的插值函数式根据位移插值函数,由弹性力学给出的应变和位移关系,可计算出应变为式中,表示应变矩阵。相应的变分为由弹性力学物理关系,得应力与应变的物理关系式为式中,是弹性矩阵。根据虚位移原理可得单元节点力与位移之间的关系式式中,是单元特性,即刚度矩阵,并可写成把各单元按节点组集成与原结构相似的整体结构,得整体的节点力与节点位移的关系式,即整体结构的平衡方程式中,表示整体结构的刚度矩阵,表示整体荷载列阵,表示整体结构所有节点的位移列阵,对于结构静力分析载荷列阵可包括式中,体积力转移,表面力转移,可采用不同的计算方法解有限元方程,得出节点的位移。需要注意的是,在求解之前必须对结构平衡方程组进行边界条件处理。然后再解出节点位移。在计算出各单元的节点位移后,利用式和即可求解出相应的节点应力。本文选用作为分析平台对叶片工作过程进行有限元分析。其在的叶片命令流如下!!定义分析文件名,!定义标题!导入叶片格式的几何模型!开始有限元模型的建立!进入前处理器!定义单元类型为单元,.,!定义材料弹性模量,.,!定义材料泊松比,.!定义材料密度,!设置单元尺寸大小,!选定划分网格的单元类型,!选定划分网格的材料类型,!选择所有实体,!划分所有实体,生成网格!完成有限元模型的建立!有限元模型的边界条件的施加和分析求解!进入求解器,!设置分析类型为静力分析!选择要约束的节点,并约束所有位移,!在几何面上施加分布压力,!