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基于流体力学的水性漆吹干方法分析
来源:汽车维修  作者:佚名  2017-01-08 13:41:38



      水性漆是以水作为溶剂的涂料,有机溶剂仅含有10%。与含有85%以上有机溶剂的油性漆相比,更加健康环保。随着人们环保意识的不断提高,越来越多的消费者选择使用更为健康的水性漆作为汽车涂料。但是,水性漆的挥发时间较长,是油性漆的8倍,因此,在施工的过程中,需要用专业的吹风筒吹干,加快干燥速度,以提高工作效率。研究如何更加高效的使用吹风筒也就有了重要意义。
    本研究采用流体力学(CFD Computational Fluid Dynamics)方法对吹风筒吹干过程的流场进行了数值仿真,研究了板件表面空气的气动特性,对吹风筒的使用具有指导意义。

    一、基础理论
    1.基本控制方程
    吹风筒吹风的二维模型为内流场气流模型,可视为粘性、非定常、不可压缩流,计算过程必须遵守质量守恒、动量守恒和能量守恒定律。
连续性方程为:

能量方程为:

    式中,τ表示体积;ui表示速度;xi表示方向;t表示时间;P表示密度;P表示压力;μ表示粘度;T表示温度;gi表示重力加速度;β表示体积膨胀系数;Cp表示定压比热容;K表示热传导率;q表示热流密度。
    2.吹风筒操作环境及要求
    在水性漆的喷涂过程中,由于水性漆闪干时间较长,因此需要用吹风筒对着板件吹空气,加快水性漆溶剂蒸发速度。在自上而下通风的烤房中,风速一般为0.5m/。左右。需要注意的是,吹风筒出风方向应与烤房内空气流通方向一致,即出风口的指向必须向下(不一定是垂直)。在使用吹风筒的过程中,应保持吹风筒与板件的距离在30~80crn,吹风筒与板件之间的夹角应保持在45°左右。
    二、建立模型
    相对于三维网格,二维网格在很大程度上减轻了前期网格划分的工作量。在相对简单问题的研究上,既提高了工作效率,又保证了精确性,具有很大优势。本例问题是三维空间问题,研究对象是板件表面吹风筒投影直线上的气动特性,又因吹风筒具有轴对称特性。因此,可将本例问题转化为二维模型。
    建立如图1所示的二维模型,吹风筒距离板件60cm,出风口直径4cm,长度为6cm,其它参数如图1所示。

    在ANSYS软件中建立好二维模型后进行网格划分。网格最大尺寸为20mm(如图2所示)并在板件与吹风筒距离近的一端进行网格加密,以提高计算精度(如图3所示)。



    网格划分完成后,检查网格质量。如图4所示,网格分布均匀,网格划分质量良好。

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