微混合器结构参数测量和混合性能表征方法的研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong565
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增材制造技术已经成为微混合器加工的重要技术手段。增材制造微混合器的加工质量日益受到重视,其中结构参数的测量和混合性能的表征是质量控制的两个重要环节。但仍面临诸多问题:现有的结构参数测量手段难以实现微混合器内部结构的测量;用于混合性能表征的实验方法结果准确,但是设备操作复杂,参数设置不灵活;基于设计模型的数值模拟法不能反映真实的加工特征,结果不准确。本文基于增材制造微混合器的重构模型,研究了结构参数测量和混合性能表征的方法。研究内容包括以下几方面。为了得到微混合器的重构模型,利用工业CT技术对增材制造微混合器进行断层扫描,在工业CT断层序列图像的基础上采用MC算法构建微混合器重构模型,并对重构模型的缺陷进行优化,最终为后续研究提供了高质量的重构模型。微混合器通道尺寸测量包括两方面,一是截面尺寸测量,首先提取微混合器中轴线并垂直中轴线建立分割平面,接着以重构模型为约束条件,采用Delaunay四面体剖分算法建立实体模型,最后以分割平面与实体模型的交点作为截面轮廓点,实现了通道截面尺寸的测量。二是关联通道尺寸测量,即两个相互平行或成一定角度的通道之间的距离、角度尺寸的测量,通过计算两通道中轴线之间的距离和角度,实现关联通道尺寸的测量。在微混合器表面形貌测量方面,根据重构模型表面的法矢变化情况提取模型边缘处的特征点,将特征点连接成特征线并进行三角面片区域生长,实现了重构模型的区域分割,利用模型表面离散点到拟合平面的距离进行三维粗糙度参数的计算,实现了表面形貌的测量。在微混合器混合性能表征方面,利用能够反映真实加工特征的重构模型进行FLUENT数值模拟,通过分析不同Re数和Sc数对重构模型混合效果的影响,并与设计模型模拟结果进行对比,说明了重构模型的加工特征对微混合器的混合效果有重要影响,实现了微混合器混合性能的表征。以Visual Studio 2008作为开发平台,设计了可以用于结构参数测量的软件系统。实现了重构模型构建、通道截面轮廓提取以及重构模型区域分割等功能,并结合OpenGL技术实现了三维可视化与人机交互操作。
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