基于仿真驱动的袋式除尘器虚拟测试方法及应用研究---硕士论文.docx

1、分类号 ： 密级 ： UDC ： 编号 ： 学 位 论 文基于仿真驱动的袋式除尘器虚拟测试方法及应用研究河北工业大学硕士学位论文i基于仿真驱动的袋式除尘器虚拟测试方法及应用研究摘 要产品设计过程经历了直觉设计-面向图纸设计-计算机辅助设计-数字化设计四个阶段， 数 字 化 设 计 方 法 是 利 用 虚 拟 样 机 技 术 ， 实 现 了 产 品 开 发 全 过 程 的 数 字 化 ， 从 而 可 以 减 少 物理 样 机 的 使 用 。 尤 其 是 对 于 结 构 复 杂 、 不 便 于 使 用 实 际 物 理 样 机 作 测 试 和 修 改 对 象 的 情 况 ， 虚拟 样 机 的 使 用

2、 显 得 非 常 必 要 。本 文 通 过 对 大 型 环 保 设 备 袋 式 除 尘 器 建 立 基 于 仿 真 驱 动 的 虚 拟 测 试 系 统 ， 将 袋 式 除 尘器 产 品 的 设 计 的 全 过 程 完 全 利 用 计 算 机 实 现 ， 大 大 减 少 了 袋 式 除 尘 器 物 理 样 机 测 试 的 复 杂性 。 本 文 研 究 的 目 的 就 是 利 用 虚 拟 测 试 技 术 ， 建 立 一 个 可 以 用 于 袋 式 除 尘 器 产 品 设 计 的 虚 拟测 试 系 统 ， 便 捷 的 完 成 对 袋 式 除 尘 器 性 能 的 测 试 ， 并 可 根 据 用 户 需

3、 求 组 建 新 的 测 试 系 统 。 通 过虚 拟 测 试 系 统 的 建 立 ， 对 袋 式 除 尘 器 的 各 方 面 性 能 进 行 研 究 ， 一 方 面 可 以 进 一 步 弄 清 袋 式 除 尘器 的 清 灰 、 过 滤 的 机 理 ， 确 定 各 参 数 对 除 尘 效 率 的 影 响 ； 另 一 方 面 可 以 为 更 加 深 入 的 研 究 指 出方 向 ， 为 将 来 开 发 更 加 优 秀 的 袋 式 除 尘 器 打 下 良 好 的 基 础 。本 文 针 对 产 品 设 计 中 的 虚 拟 测 试 问 题 ， 重 点 研 究 了 袋 式 除 尘 器 产 品 虚 拟 样

4、 机 设 计 中 的流 场 均 匀 性 、 清 灰 性 能 、 过 滤 性 能 、 结 构 性 能 、 整 机 性 能 的 虚 拟 测 试 方 法 及 袋 式 除 尘 器 基本 参 数 的 查 询 和 最 终 结 果 的 验 证 七 个 测 试 环 节 。 最 后 ， 通 过 袋 式 除 尘 器 进 风 口 流 场 均 匀 性的 测 试 ， 证 实 了 虚 拟 测 试 模 型 及 虚 拟 测 试 系 统 的 正 确 性 和 可 行 性 。关 键 词 ： 产 品 设 计 ， 仿 真 驱 动 ， 虚 拟 样 机 ， 虚 拟 测 试 ， 袋 式 除 尘 器基于仿真驱动的袋式除尘器虚拟测试方法及应用研

5、究iiRESEARCH ON SIMULATION-BASED FOR BAG FILTER VIRTUAL TEST METHOD ANDAPPLICATIONABSTRACTProduct design process is divided into four stages ： the intuitive design-design drawings-computer-aided design-digital design, Digital design make use of virtual prototypingtechnology, make it possible to compl

6、ete the whole process of product development in digital, which may reduce the use of physical prototypes.The virtual prototyping technology is necessary especially when facing complex models problems and where Actual physical prototypes for testing and modifying objects is inconvenient.In this paper

7、,the entire process of bag filter design has completed with computer,in the simulation-based virtual test system for the large environmental protection equipment- bag filter, this greatly reduced the complexity of the physical prototype testing. The purpose of this research is make use of Virtual te

8、st technology establish a system which can be used for the virtual test design for bag filters, make it convenient to complete the bag filter performance test, also can form a new test system following users needs.Do research on bag filter for the performance of all aspects according to the process

9、of the establishment of virtual test system, further research on cleaning bag filter,filter mechanism,and parameters set for dust removal efficiency,and this will guide further research on bag filter make a foundation for better bag filter design.For the problem of virtual test in product design,the

10、 research focus on seven test links:uniformity of flow flied,cleaning performance,filter performance,structural performance, virtual machine performance methods,the query method for basic bag filter parameters, validation of final results.Finally,the correctness and feasibility of the virtual test a

11、nd models was confirmed by the uniformity test on bag filter inlet flow field.KEY WORDS: product design, simulation-driven, virtual prototyping, virtual testing, bag filter河北工业大学硕士学位论文iii目录第一章 绪 论 11-1 产 品 设 计 的 概 念 和 发 展 . 11-2 虚 拟 样 机 技 术 的 提 出背景 11-3 课 题 研 究 的 国 内 外 发 展 现 状 21-4 课 题 研 究 的 必 要性 31

12、-5 本 课 题 的 研 究 内容 4第二章 虚 拟测试技 术 62-1 虚 拟 测 试 的 定 义 62-2 虚 拟 测 试 方法 62-2-1 基 于 虚拟 仪器 的虚 拟测 试 技术 .62-2-2 基 于 虚拟 现实 的虚 拟测 试 技术 .82-2-3 基 于 仿真 软件 的虚 拟测 试 技术 .92-3 仿 真 驱 动 理 论 102-3-1 仿 真 驱动 的定 义 102-3-2 仿 真 驱动 的背 景 102-3-3 基 于 仿真 驱动 的虚 拟样 机 理论 .102-3-4 袋 式 除尘 器的 三维 建模 122-4 基 于 仿 真 驱 动 的 虚 拟测 试 技 术 142-

13、4-1 基 于 仿真 驱动 的虚 拟测 试 理论 .142-4-2 基 于 仿真 驱动 虚拟 测试 的 测试 方法 152-4-3 基 于 仿真 驱动 的虚 拟测 试 理论 工作 原理 .162-5 本 章 小 结 . 17第三章 袋 式除尘器 测试 技术研究 193-1 袋 式 除 尘 器 的 定 义 和 类 型 193-1-1 袋 式 除尘 器的 定义 .193-1-2 袋 式 除尘 器的 类型 .193-1-3 袋 式 除尘 器的 形式 .193-2 袋 式 除 尘 器 物 理 样 机的 测 试 203-2-1 袋 式 除尘 器试 验样 机性 能 测试 的测 试项 目 .203-2-2

14、试 验 装置 的选 择 203-2-3 试 验 粉尘 的测 试要 求 .213-2-4 入 口 和出 口质 量的 测试 要 求 213-2-5 入 口 和出 口粉 尘浓 度的 测 试要 求 .253-2-6 出 口 粉尘 浓度 和粉 尘排 放 率的 测试 要求 .263-2-7 过 滤 速度 、设 备阻 力和 除 尘率 的测 试要 求 .263-2-8 漏 风 率的 测试 要求 .28基于仿真驱动的袋式除尘器虚拟测试方法及应用研究iv3-2-9 耐 压 强度 的测 试要 求 .283-3 袋 式 除 尘 器 虚 拟 样 机的 测 试 283-3-1 袋 式 除尘 器虚 拟样 机的 测 试及 需

15、求 分析 .283-3-2 袋 式 除尘 器虚 拟样 机的 测 试内 容 .293-4 袋 式 除 尘 器 虚 拟 测 试 系 统 的 关 键 技 术 293-5 本 章 小 结 . 31第四章 基 于仿真驱 动 的袋式除尘器 虚 拟样机测试技术 324-1 虚 拟 测 试 平 台 的 建 立 . 334-2 虚 拟 测 试 系 统 的 仿 真模型 334-3 基 于 仿 真 驱 动 的 袋 式除 尘 器 虚 拟 测 试 平 台 . 344-3-1 基 于 仿真 驱动 的袋 式除 尘 器虚 拟测 试系 统的 开发过 程 .344-3-2 袋 式 除尘 器流 场实 验测 试 模块 .374-3-

16、3 袋 式 除尘 器清 灰试 验测 试 模块 .394-3-4 袋 式 除尘 器过 滤试 验测 试 模块 .454-3-5 袋 式 除尘 器结 构性 能测 试 模块 .464-3-6 袋 式 除尘 器整 机测 试模 块 484-3-7 袋 式 除尘 器基 本参 数数 据 库 494-3-8 袋 式 除尘 器测 试数 据验 证 模块 .524-4 本 章 小 结 . 54第五章 基 于袋式除 尘 器虚拟样机的 流 场测试 555-1 流 场 测 试 存 在 问题 555-2 FLUENT 中的 解决 方 案 .555-3 袋 式 除 尘 器 流 场 测 试 解 决 方 案 一 . 605-4 袋

17、 式 除 尘 器 流 场 测 试 解 决 方 案 二 . 615-5 本 章 小 结 . 62第六章 总 结与展望 636-1 总结 636-2 展望 63参考文献 65致谢 .68攻读学位期间所 取 得的相关科研成 果 .69河北工业大学硕士学位论文v符号说明缩写词：CAD 计算机辅助设计， Computer Aided DesignCIMS 计算机集成制造系统， Computer Integrated Manufacturing SystemCE 并行工程，Concurrent EngineeringVP 虚拟样机，Virtual PrototypeVT 虚拟测试，Virtual Test

18、VTS 虚拟测试系统，Virtual Test SystemVI 虚拟仪器，Virtual Instrument 或 Virtual InstrumentationLabVIEW 实验室虚拟仪器工程工作平平台， Laboratory Virtual Instrument Engineering WorkbenchMATLAB 矩阵实验室，Matrix LaboratoryVR 虚拟现实，Virtual RealityVVTS 汽车虚拟测试系统，Vehicle Virtual Test SystemVTest 虚拟测试，Virtual Test 或 Virtual TestingCOTS 集成通

19、信技术，Commercial Off-The-ShelfVTB 虚拟测试工作台，Virtual Test BenchIPT 集成产品开发团队，ntegrated Project TeamCAX 计算机辅助集成，Computer Auxiliary XCSCW 计算机支持协同工作，Computer Supported Cooperative Work河北工业大学硕士学位论文1需求分析 需求分析 需求分析概 念 设 计 概念设计 概念设计原理设计 结构设计 详细设计技术设计 详细设计制造装配样机实验批量生产CIMS、CE样机实验批量生产虚拟装配虚拟产品产品生产需求分析概念设计详细设计虚拟制造产品生

20、产第一章 绪论1 -1 产品设计的概念和发展产 品 设 计 过 程 可 以 描 述 为 将 一 系 列 功 能 需 求 转 化 为 具 体 实 现 的 过 程 ， 是 一 个 体 现 多 学 科 知 识 应 用 与 分析 的 综 合 系 统 ， 系 统 的 输 入 是 能 量 、 特 征 参 数 、 材 料 、 信 号 等 ， 输 出 是 符 合 一 定 要 求 的 物 理 实 体 。 产 品 设 计过 程 涉 及 到 技 术 、 经 济 、 社 会 、 环 境 等 因 素 ， 需 要 经 验 和 理 论 知 识 的 广 泛 参 与 ， 是 一 个 复 杂 的 系 统 工 程 。 一般 把 产

21、 品 设 计 定 义 为 问 题 求 解 过 程 ， 即 利 用 已 有 知 识 、 资 源 和 现 成 产 品 来 创 造 新 产 品 的 过 程 。 设 计 过 程 的 演 变可 以 分 为 以 下 四 种 模 式 ：图 1.1 设 计 过 程 模 式 的 演 变Fig.1.1 The evolution of the design process model无 一 例 外 ， 产 品 设 计 都 需 要 经 过 测 试 环 节 ， 有 的 是 物 理 样 机 测 试 ， 有 的 是 虚 拟 样 机 测 试 。 传 统 的 物 理样 机 测 试 已 经 应 用 了 很 多 年 ， 发 展

22、的 比 较 完 善 了 ， 但 物 理 样 机 的 测 试 有 其 不 可 避 免 的 弊 端 ， 虚 拟 样 机 的 虚拟 测 试 虽 然 还 在 发 展 之 中 ， 但 可 以 很 好 的 解 决 物 理 样 机 测 试 的 问 题 。 因 此 ， 本 文 针 对 产 品 设 计 过 程 中 虚 拟测 试 问 题 进 行 了 深 入 研 究 和 讨 论 。1 -2 虚拟样机技术的提出背景基于仿真驱动的袋式除尘器虚拟测试方法及应用研究2l7 世 纪 以 来 ， 随 着 近 代 科 学 技 术 的 发 展 ， 工 程 设 计 的 理 论 、 方 法 和 手 段 都 发 生 了 很 大 变 化

23、。 特 别 是本 世 纪 40 年 代 以 来 ， 随 着 现 代 数 字 电 子 计 算 机 的 出 现 和 在 工 程 中 的 成 功 应 用 ， 使 工 程 设 计 产 生 了 根 本性 的 变 化 。 但 都 不 能 很 好 地 解 决 产 品 整 体 性 能 的 分 析 、 测 试 与 优 化 问 题 。因 此 ， 以 物 理 样 机 为 基 础 的 产 品 开 发 过 程 可 以 归 纳 为 ： 设 计 加 工 测 试 改 进 设 计 改 进 加 工 再 测 试 。 而 以 虚 拟 样 机 理 念 指 导 的 产 品 的 研 制 过 程 就 可 归 纳 为 ： 虚 拟 样 机 设

24、计 虚 拟 测 试 性 能 分 析虚 拟 样 机 改 进 再 虚 拟 测 试 加 工 物 理 样 机 测 试 。 大 大 节 省 了 设 计 和 试 验 成 本 ， 在 保 证 研 发 质 量的 前 提 下 可 以 实 现 缩 短 研 制 周 期 的 目 的 。虚拟样机（ Virtual Prototype，VP ）技 术 是 从 分 析 产 品 整 体 性 能 的 角 度 出 发 ， 来 解 决 传 统 的 产 品 设计 方 法 所 带 来 的 弊 端 的 一 项 高 新 技 术 手 段 。 虚 拟 样 机 技 术 可 使 产 品 设 计 人 员 在 各 种 虚 拟 环 境 中 真 实 地

25、模 拟产 品 在 真 实 情 况 下 的 运 动 和 受 力 情 况 ， 快 速 分 析 多 种 设 计 方 案 的 优 劣 ； 设 计 人 员 可 以 利 用 软 件 多 次 进 行 物理 样 机 难 以 进 行 或 根 本 无 法 进 行 的 测 试 ， 直 到 获 得 系 统 级 的 优 化 设 计 方 案 。 此 外 ， 利 用 虚 拟 样 机 技 术 还 可以 分 析 对 于 物 理 样 机 来 说 是 极 其 危 险 的 工 况 ， 在 不 牺 牲 产 品 安 全 性 的 前 提 下 大 幅 度 降 低 成 本 、 缩 短 设 计 开发 时 间 。 虚 拟 样 机 技 术 不 但

26、可 用 于 对 系 统 方 案 的 论 证 及 评 估 ， 而 且 还 可 用 于 产 品 的 概 念 设 计 阶 段 、 设 计 细 化阶 段 、 测 试 规 划 阶 段 以 及 工 作 状 态 再 现 等 全 过 程 中 1。图 1.2 虚拟样机技术的应用Fig.1.2 The application of virtual prototyping technology复 杂 产 品 的 虚 拟 样 机 技 术 虚 拟 样 机 工 程 ， 涉 及 到 仿 真 工 程 全 生 命 周 期 中 相 关 的 人 员 、 管 理 和 技 术 的 集成 ， 是 一 项 复 杂 的 系 统 工 程 ，

27、它 对 传 统 产 品 设 计 方 法 、 技 术 、 工 具 等 方 面 的 研 究 、 开 发 和 应 用 提 出 了 新 的 挑战 。 经 过 上 述 针 对 虚 拟 样 机 技 术 的 研 究 可 知 ， 现 在 尚 未 形 成 适 用 于 虚 拟 样 机 技 术 的 虚 拟 测 试 理 论 和 方 法 ， 因此 ， 本 文 在 针 对 虚 拟 样 机 技 术 分 析 和 探 讨 的 基 础 上 ， 提 出 了 基 于 仿 真 驱 动 的 虚 拟 测 试 技 术 ， 完 成 对 产 品 虚 拟 样机 的 数 字 化 模 型 测 试 任 务 ， 达 到 对 产 品 结 构 、 性 能 的

28、 测 试 ， 最 终 实 现 整 体 优 化 设 计 的 目 标 。1 -3 课题研究的国内外发展现状进 入 21 世 纪 以 后 ， 我 国 把 “大 力 推 进 科 学 技 术 进 步 ， 加 强 环 境 科 学 研 究 ， 积 极 发 展 环 保 产 业 ”作为经 济 发 展 的 重 要 相 关 政 策 ， 环 保 产 业 进 一 步 得 到 重 视 。 随 着 国 家 对 污 染 控 制 要 求 的 不 断 提 高 ， 对 粉 尘 排 放的 要 求 也 大 幅 提 高 。 国 家 继 GB 4915-85、 GB 4915-1996 水 泥 厂 大 气 污 染 物 排 放 标 准 后

29、， 又 出 台 了 水 泥 工 业 大 气 污 染 物 排 放 标 准 （ GB4915-2004） ， 更 加 严 格 了 水 泥 工 业 排 放 标 准 ， 并 在 多 项 指 标 上 与 发达 国 家 接 轨 。河北工业大学硕士学位论文3除 尘 设 备 作 为 环 保 产 业 的 主 力 军 ， 为 推 动 我 国 环 保 产 业 的 发 展 做 出 来 杰 出 的 贡 献 ， 然 而 ， 随 着 人 们 对环 保 要 求 的 提 高 以 及 国 家 对 排 放 浓 度 更 高 标 准 的 征 订 ， 现 有 的 电 除 尘 器 逐 渐 显 示 出 其 缺 点 。袋 式 除 尘 器 的

30、基 本 特 点 是 除 尘 效 率 高 、 处 理 风 量 大 、 操 作 维 修 方 便 ， 为 达 到 相 同 的 除 尘 效 率 ， 其 投 资成 本 和 运 行 费 用 均 比 电 除 尘 器 低 。 在 国 外 许 多 燃 烧 低 硫 煤 的 火 电 厂 使 用 袋 式 除 尘 器 。 在 美 国 几 乎 所 有 的 硫化 床 锅 炉 均 采 用 袋 式 除 尘 器 。昌晶在 电- 袋 式 除 尘 器 仿 真 设 计 研 究 2一 文 中 论 文 以 电 袋 式 除 尘 器 为 研 究 对 象 ， 对 其 进 行 了 总 体上 的 仿 真 设 计 ， 建 立 了 一 系 列 的 仿

31、真 数 学 模 型 ， 并 以 这 些 模 型 为 基 础 ， 设 计 了 一 套 适 用 于 200MW 机 组 的电 袋 式 除 尘 器 系 统 的 仿 真 设 计 软 件 。潘晓在燃 煤 电 厂 袋 式 除 尘 器 仿 真 设 计 研 究 3一 文 中 针 对 目 前 应 用 于 燃 煤 电 厂 的 三 种 常 用 型 式 的 袋 式除 尘 器 当 中 的 一 种 （LXMC 型 袋 式 除 尘 器 ）进 行 了 仿 真 设 计 研 究 ， 对 其 整 个 除 尘 工 艺 开 发 编 制 了 一 套 完整 的 仿 真 设 计 软 件 ， 其 主 要 内 容 包 括 ： 燃 煤 电 厂 袋

32、 式 除 尘 知 识 库 、 燃 煤 电 厂 袋 式 除 尘 器 应 用 范 围 、LXMC 型袋式除尘器的设计等。软件界面友好，除尘器设计流程的展示清晰明了，并利用此仿真软件对某一具体燃煤电厂的袋式除尘器进行设计，从而得出结论：LXMC 型袋式除尘器仿真设计软件对工程设计人员在除尘器的设计过程中具有一定的辅助设计作用，具备一定的参考价值。覃伟平在大 型 袋 式 除 尘 器 热 力 耦 合 分 析 与 结 构 优 化 4一 文 中 研 究 了 袋 式 除 尘 器 本 体 结 构 可 靠 性 设计 问 题 ， 开 展 袋 式 除 尘 器 本 体 结 构 热 力 耦 合 有 限 元 仿 真 计 算

33、 ， 得 到 其 不 同 工 况 下 的 应 力 应 变 状 态 ， 对 实 现除 尘 器 结 构 优 化 设 计 ， 具 有 重 要 的 工 程 意 义 。赵 友 军 在 袋 式 除 尘 器 内 部 流 场 分 布 试 验 测 试 及 数 值 模 拟 研 究 5一 文 利 用 1:1 的实物模型，采用国际 上 比 较 先 进 的 热 线 风 速 议 测 试 技 术 ， 建 立 了 一 套 袋 式 除 尘 器 的 流 场 测 量 系 统 ， 对 除 尘 器 的 流 场 进 行 了 细致 的 测 量 研 究 。 本 文 专 门 对 除 尘 设 备 的 气 流 分 布 进 行 了 测 试 ， 并

34、应 用 FLUENT 数 值 模 拟 软 件 对 除 尘 设 备的 气 流 分 布 状 况 进 行 数 值 模 拟 ， 以 确 定 试 验 和 数 值 模 拟 的 统 一 性 。 因 此 可 以 减 少 了 大 量 的 试 验 ， 节 省 了 人力 、 物 力 和 财 力 的 大 量 损 耗 。对 袋 式 除 尘 器 建 立 虚 拟 样 机 本 质 上 是 一 种 基 于 计 算 机 仿 真 的 产 品 数 字 化 设 计 方 法 ， 以 多 学 科 设 计 和模 型 仿 真 分 析 为 核 心 ， 由 各 种 应 用 工 具 和 支 撑 平 台 组 成 的 虚 拟 样 机 协 同 设 计 与

35、 仿 真 环 境 ， 将 不 同 工 程 领 域的 开 发 模 型 结 合 在 一 起 ， 在 产 品 设 计 阶 段 替 代 物 理 样 机 对 产 品 的 性 能 、 行 为 进 行 整 体 设 计 、 性 能 测 试 和 仿真 评 估 。 虚 拟 样 机 技 术 的 研 究 和 应 用 ， 改 变 了 传 统 的 设 计 理 念 ， 使 产 品 开 发 从 传 统 的 “ 设 计 一 样 机 制 造 一 试验 分 析 ” 模 式 走 向 了 “ 设 计 一 数 字 仿 真 一 产 品 样 机 ” 新 模 式 。 这 对 于 启 迪 设 计 创 新 ， 改 进 设 计 质 量 ， 缩 短

36、开发 周 期 ， 降 低 产 品 成 本 ， 具 有 重 要 意 义 。1-4 课题 研究的必要性我 国 的 资 源 国 情 决 定 了 我 国 能 源 结 构 以 火 电 为 主 、 水 电 为 辅 、 核 电 风 能 作 补 ， 电 力 结 构 发 展 很 不 平 衡 。我 国 火 电 装 机 占 电 力 总 装 机 的 74%以 上 ， 发 电 量 占 81%以 上 ， 2003 年 火 电 燃 煤 8.5 亿 吨 左 右 ， 约 占 我 国燃 煤 量 的 53.8%， 造 成 严 重 的 大 气 污 染 。 2003 年 底 全 国 火 电 装 机 容 量 已 达 到 2.86 亿 k

37、W， 为 保 证 国 民经 济 快 速 发 展 和 人 民 生 活 水 平 的 提 高 ， 我 国 电 力 工 业 仍 将 高 速 发 展 ， 预 计 2020 年 将 达 到 9 亿 kW， 而 且火 电 仍 会 是 主 力 ， 届 时 火 电 燃 煤 将 占 全 国 燃 煤 70%以 上 6。 烟 尘 的 排 放 将 会 大 大 增 加 ， 大 气 环 境 质基于仿真驱动的袋式除尘器虚拟测试方法及应用研究4量会大受影响，人民的身心健康也会受到极大危害，因此对煤烟型污染的治理力度必须大力增强。随 着 人 们 环 境 保 护 意 识 的 不 断 增 强 ， 我 国 相 继 颁 布 了 中 华

38、人 民 共 和 国 环 境 保 护 法 和 中 华 人 民 共和 国 大 气 污 染 防 治 法 等 一 系 列 法 规 ， 大 大 提 高 了 污 染 防 治 的 力 度 ， 除 尘 设 备 的 发 展 和 应 用 达 到 了 前 所 未 有的 高 度 。 袋 式 除 尘 器 不 仅 除 尘 效 率 高 7， 而 且 还 能 有 效 捕 集 对 人 体 危 害 最 大 的 5 微米以下的超细微 小 颗粒 ， 因 此 逐 渐 成 为 各 厂 矿 企 业 中 除 尘 设 备 的 主 力 军 。袋 式 除 尘 器 的 设 计 研 究 ， 对 今 后 袋 式 除 尘 器 的 普 遍 使 用 具 有

39、十 分 重 要 的 意 义 ， 由 于 其 体 积 庞 大 ， 生 产成 本 较 高 ， 而 且 由 于 其 外 面 的 支 撑 部 分 全 部 由 钢 结 构 构 成 ， 因 此 在 袋 式 除 尘 器 设 计 之 初 就 应 该 保 证 其 有 较 高的 安 全 系 数 ， 否 则 ， 如 此 庞 然 大 物 ， 一 旦 出 现 由 于 受 力 不 稳 或 结 构 设 计 不 合 理 等 原 因 造 成 倒 塌 事 故 ， 后 果 将 不堪 设 想 。 然 而 ， 不 可 能 每 设 计 出 一 个 除 尘 器 机 型 ， 就 对 应 生 产 一 台 除 尘 器 样 机 ， 进 行 各 种

40、 和 性 能 测 试 有 关 的 物理 实 验 ， 采 用 这 样 的 方 法 费 时 费 力 ， 还 要 损 失 大 量 的 财 力 物 力 ， 复 杂 程 度 显 而 易 见 ， 因 此 ， 对 上 述 袋 式 除 尘 器系 统 建 立 虚 拟 样 机 利 用 虚 拟 测 试 技 术 对 其 进 行 性 能 测 试 是 十 分 必 要 的 。 而 本 课 题 就 是 将 计 算 机 仿 真 技 术 引 入到 袋 式 除 尘 器 的 设 计 过 程 中 来 ， 并 直 观 地 展 现 袋 式 除 尘 器 产 品 的 整 个 设 计 流 程 ， 最 终 以 软 件 的 形 式 呈 现 出 来

41、。可 以 方 便 工 程 设 计 人 员 查 看 使 用 ， 对 其 设 计 工 作 具 有 帮 助 指 导 的 作 用 ， 可 简 化 其 繁 琐 的 重 复 计 算 量 。 在 一 定程 度 上 ， 会 对 袋 式 除 尘 器 的 设 计 发 展 起 到 推 动 作 用 。针 对 袋 式 除 尘 器 的 不 足 ， 本 文 研 究 的 目 的 就 是 利 用 虚 拟 测 试 技 术 ， 建 立 一 个 可 以 用 于 袋 式 除 尘 器 产 品 设计 的 虚 拟 测 试 系 统 ， 便 捷 的 完 成 对 袋 式 除 尘 器 性 能 的 测 试 ， 并 可 根 据 用 户 需 求 组 建

42、新 的 测 试 系 统 。通 过 虚 拟 测 试 系 统 的 建 立 ， 对 袋 式 除 尘 器 的 各 方 面 性 能 进 行 研 究 ， 一 方 面 可 以 进 一 步 弄 清 袋 式 除 尘 器 的 清灰 、 过 滤 的 机 理 ， 确 定 各 参 数 对 除 尘 效 率 的 影 响 ， 为 工 程 设 计 提 供 有 用 的 技 术 资 料 ； 另 一 方 面 可 以 为 更 加 深入 的 研 究 指 出 方 向 ， 为 将 来 开 发 更 加 优 秀 的 袋 式 除 尘 器 装 置 打 下 良 好 的 基 础 。基于仿真驱动的虚拟测试技术的研究意义主要有以下几点：1.借 助 于 虚

43、拟 测 试 技 术 ， 可 以 在 仿 真 环 境 下 完 成 产 品 测 试 任 务 ， 通 过 在 虚 拟 环 境 中 对 测 试 系 统 和 测 试 过程 进 行 仿 真 分 析 ， 方 便 地 对 测 试 方 案 进 行 修 改 、 优 化 和 评 估 ， 这 是 目 前 其 它 测 试 手 段 所 无 法 比 拟 的 。2.虚 拟 测 试 技 术 具 有 很 大 的 灵 活 性 、 适 应 性 和 经 济 性 ， 因 为 它 只 需 通 过 修 改 软 件 模 型 中 的 参 数 ， 即 可模 拟 物 理 模 型 参 数 的 改 变 ， 随 着 任 务 的 变 化 ， 通 过 对 已

44、 有 的 软 件 再 经 修 改 即 可 满 足 新 任 务 的 要 求 ， 十 分 灵活 、 方 便 。 因 此 ， 虚 拟 测 试 技 术 可 以 节 省 大 量 研 究 经 费 ， 具 有 极 大 的 应 用 潜 力 和 实 际 意 义 。1-5 本 课题 的研究内容本 课 题 以 实 现 袋 式 除 尘 器 虚 拟 测 试 ， 以 及 为 产 品 全 生 命 周 期 设 计 和 评 估 提 供 支 持 ， 达 到 缩 短 开 发 周 期 ，降 低 设 计 成 本 ， 提 高 设 计 水 平 的 目 的 ， 对 袋 式 除 尘 器 结 构 性 能 进 行 分 析 。 研 究 的 主 要

45、内 容 包 括 ： 第 一 章 ：绪 论 ， 介 绍 了 袋 式 除 尘 技 术 的 国 内 外 发 展 现 状 ， 由 相 关 国 家 标 准 的 制 定 反 映 出 袋 式 除 尘 器物 理 样 机 在 该 领 域 存 在 的 必 要 性 ， 由 于 袋 式 除 尘 器 物 理 样 机 的 制 造 和 设 计 的 复 杂 程 度 推 出 虚拟 样 机 设 计 和 测 试 的 必 要 性 。第 二 章 ： 虚 拟 测 试 技 术 ， 作 为 课 题 研 究 的 核 心 技 术 ， 从 三 个 方 面 阐 述 了 虚 拟 测 试 技 术 的 定 义 ， 结 合 本课 题 确 定 采 用 基 于

46、 虚 拟 仪 器 和 基 于 仿 真 软 件 的 两 种 测 试 技 术 相 结 合 虚 拟 测 试 技 术 基 于 仿 真驱 动 的 虚 拟 测 试 技 术 。第三章：袋式除尘器测试技术研究，首先介绍了袋式除尘器的定义和分类，根据相关国标的袋式除河北工业大学硕士学位论文5尘 器 性 能 测 试 的 物 理 测 试 方 法 ， 类 比 出 袋 式 除 尘 器 虚 拟 测 试 应 设 定 的 测 试 模 块 ， 并 分 析 了 设定 各 个 测 试 模 块 的 必 要 性 以 及 在 整 个 测 试 过 程 中 用 到 的 关 键 技 术 。第 四 章 ： 基 于 仿 真 驱 动 的 虚 拟 测

47、 试 技 术 ， 通 过 虚 拟 测 试 平 台 以 及 仿 真 测 试 平 台 的 建 立 ， 最 终 搭 建 了 各个 测 试 模 块 ， 包 括 ： 袋 式 除 尘 器 流 场 测 试 模 块 、 袋 式 除 尘 器 清 灰 测 试 模 块 、 袋 式 除 尘 器 过 滤测 试 模 块 、 袋 式 除 尘 器 结 构 性 能 测 试 模 块 、 袋 式 除 尘 器 整 机 测 试 模 块 、 袋 式 除 尘 器 基 本 参 数数 据 库 和 袋 式 除 尘 器 测 试 数 据 验 证 模 块 七 个 部 分 ， 并 详 细 分 析 了 各 个 测 试 模 块 中 是 测 试 点 ，主 要

48、 针 对 袋 式 除 尘 器 的 流 场 测 试 模 块 和 清 灰 测 试 模 块 进 行 了 详 细 的 分 析 。第 五 章 ： 基 于 袋 式 除 尘 器 虚 拟 样 机 的 流 场 测 试 的 实 例 验 证 ， 在 完 成 整 体 测 试 平 台 搭 建 的 基 础 上 ， 通 过流 场 均 匀 性 测 试 的 实 际 问 题 来 验 证 测 试 平 台 的 可 行 性 。第六章：结论和展望，对全文进行了总结，指出主要工作内容，并对进一步的工作进行了展望。基于仿真驱动的袋式除尘器虚拟测试方法及应用研究6第二章 虚拟测试技术1.传统测试 技 术测 试 指 的 是 在 真 实 和 模

49、拟 的 条 件 下 ， 为 确 定 产 品 的 性 能 、 特 性 、 适 用 性 或 能 否 有 效 可 靠 地 工 作 ， 以 及查 找 故 障 原 因 和 故 障 所 在 部 位 所 采 取 的 措 施 、 操 作 过 程 或 活 动 。 因 此 ， 测 试 的 目 的 在 于 验 证 被 测 试 产 品 的 功能 是 否 正 常 、 性 能 是 否 在 规 定 的 范 围 之 内 ， 以 及 判 断 故 障 发 生 的 位 置 等 等 。 具 体 地 说 ， 包 括 产 品 的 质 量 测 试 、检 验 与 验 收 、 校 准 与 调 试 、 检 测 与 隔 离 故 障 、 确 定 产 品 性 能 等 等 。 测 试 的 作 用 可 归 纳 如 下 ：（1）在产品设计阶段，测试可以为设计过程提供准确可靠的数据，来判断设计方案是否合理、正确以及是否为最佳方案。（2）在产品试制阶段，试验样机水平也要通过测试才能得出结论，是样机试制中的必经之路，为产品的最终鉴定提供了准确可靠的数据。（3）在产品生产过程中，测试工作可以判别零部件的质量，确定产品的技术性能与可靠性，从而为