秸秆锅炉的有限元建模与抗风研究开题报告

 2022-10-30 09:42:42

1. 研究目的与意义

农作物秸杆作为一种农业生产的副产品,产量大、分布广,同时也是一项重要的生物资源。秸秆锅炉因其高效、低污染、施工快和投资效益高等综合因素,在国内外应用十分广泛。锅炉整体结构的强度、刚度分析中,传统的手段几乎不能得到准确的结果,而对于这种大型复杂结构的三维有限元分析也往往因为计算成本问题被限制。故本课题旨在研究采用梁单元、壳单元对整体秸秆锅炉进行简化建模的方法。并基于该模型研究秸秆锅炉在风载作用下的结构静力学问题和动力特性,验证现有设计的合理性。

2. 课题关键问题和重难点

本课题需要完成的内容有以下三点:1、完成秸秆锅炉的整体有限元建模。2、完成秸秆锅炉在风载作用下的静力学分析。3、完成秸秆锅炉在风载作用下的动力特性分析。

在实际生活中我们很少见到什么大型锅炉在建模过程中难以完成一个好的建模,我们只能通过 查询资料、图片进行参考来完成建模工作。

其次熟练掌握ANSYS软件以及利用有限的时间和资源建立锅炉的有限元模型是重点也是一个难点,我们之前并没有很深入的学习过关于有限元分析ANSYS的,需要花时间来练习来熟练掌握该门分析软件,总的来说还是有一定的难度的。需要我们下更大的功夫、投入更多的精力。另在毕业设计的同时还面临找工作的问题不能把所有的时间都用来做毕业设计。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

中国作为一个迅速崛起的农业大国,面临经济增长和环保的双重压力。中国也是能源消耗大国,能源消耗量每年以6%-7%的速度增长。目前中国消耗的主要能源为煤,煤的燃烧使二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、粉尘以及其他有害元素增加,加重环境污染。在环境污染日益严重的今天,寻找能替代煤的清洁能源势在必行。

作为人类传统燃料的作物秸秆,是来源于太阳能的一种可再生能源,具有资源丰富含碳量低的特点。中国是一个农业大国,每年约产9亿t农作物秸秆,约合3.5亿t标准煤。以传统方式燃烧的秸秆首先成为被替代的对象。同时养殖业的规模化使农村的牲畜散养量下降,导致秸秆严重过剩,使许多秸秆被堆放在田间、地头,占用大量的耕地。尤其是秸秆的荒烧,不仅浪费了大量的能源还引起烟雾污染。用新技术开发利用秸秆,将其转化为高品位的能源,替代部分石油、煤炭等化石燃料,对缓解农村能源紧张的局面,减轻温室效应,解决能源和环境协调发展问题有着重要的意义。

生物质发电在发达国家已受到广泛重视,1973 年的石油危机,促使丹麦开始研究生物质能秸杆发电技术。在 BWE 公司技术支撑下,1988 年诞生了世界上第一座秸杆生物燃料发电厂。如今已有 130 家秸秆发电厂遍及丹麦,秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费量的 24%以上,丹麦靠新兴替代能源由石油进口国一跃成为石油出口国。

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4. 研究方案

秸秆锅炉是应对当下环境污染问题和能源紧缺问题的两全其美之策。在减少传统化石能源减少污染排放的同时又满足了能源需求的问题。我们这里用的生物质是一种我们非常常见的植物譬如:水稻、玉米等。各国对生物质锅炉的研究都已经取得了不错的成就,也给我们的研究带来了提供了一个非常好的平台。

第一:查阅相关文献,分析锅炉的工作原理及相关知识,了解锅炉的组成。

第二:在掌握分析软记得基础上对锅炉进行有限元建模。

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5. 工作计划

第1周 完成英文翻译,提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后,译文和原文均上传至毕业设计管理系统,译文封面用标准模板。查阅文献资料,撰写开题报告。

第2周 开题报告经指导老师批阅合格并确认后,开题报告封面用标准模板,上传至毕业设计管理系统。文献检索锅炉结构在风载作用下的有限元分析。

第3周 完成开题报告审核。研究并比较锅炉结构的有限元建模法。

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