喷射虹吸式坐便器的CAD和CAE分析.pdfVIP

喷射虹吸式坐便器的CAD及CAE分析 蒋文辉 ，王宇华，修 国基 (1．佛 山市生产力促进中心，佛山 528000； 2．佛 山科学技术学院 机 电工程系 ，佛山 528000； 3．华南理工大学 机械与汽车工程学院，广州 510640) 摘 要 ：以实际的喷射虹吸式坐便器 的物理模型为基础 ，建立了坐便器冲水过程的三维数值模拟 方法 ．得 出了一条从 “实物一CAD逆 向建模一网格划分一凡UENT数值求解一结果显示与分析一结构 优化一结果比较与分析”的数值模拟方法 ，通过考察水包壁面流场水流分布 、总压分布及壁面速度 场分布 ，由计算结果得到坐便器性能优化的规律 。根据分析结果，结合进一步的实验研究，可为高 质量 、节水型坐便器的开发和设计提供重要依据 。 关键词 ：虹吸式坐便器 ；逆向建模；数值模拟；结构优化 1 引 言 中创造价值的中心环节．已逐渐成为企业实现创新设计 的最主要保障之一阎。应用产品CAD进行模型修改后 ，可 当前．制造业的首要任务是设计研究出能够满足用 以进一步进行数值分析，经过这种的 “设计一分析一再设 户需要的新产品。并 以最快的速度使之上市，占领市场从 计一再分析”的循环过程 ．可 以优化产品的结构 。提高产品 而赢得市场竞争的胜利。传统产品开发模式的主要缺点 质量 ，减少对产品原型和试验用模具的反复修改。本文即 在于不能在产品的开发设计阶段就对其生命周期的全过 以实际的喷射虹吸式坐便器为例 ．通过对其逆向建模一数 程 中的各种因素考虑周全 ，致使在产品设计甚至制造出 值求解一结果显示与分析一结构优化一结果比较与分析这 来后才发现各式各样的问题 ，以至于不得不修改产品的 样一个过程来获得最佳性能的产品，降低应用实际洁具 最初设计 ，从而延长了开发周期 。增加了成本 ，最终丧失 样品进行冲水性能试验测试及分析所需的时间与成本。 商机。因此 ，充分利用各种计算机辅助工具 ，将会有效减 少各种问题，如逆 向工程 CAD建模及 CAE技术相结合的 2 喷射虹吸式坐便器模型重构 应用 ，可有效缩短产品开发周期 ，降低成本，提高质量 。 逆向工程技术历经几十年的研究与发展．已经成为 本文通过三维激光抄数机对喷射虹吸式坐便器进行 产品快速开发过程的重要支撑技术之一。它与计算机辅 数据采集 ，利用 Imageware对所获取的三维点云数据进行 助设计 、优化设计 、有限元分析 、设计方法学等有机组合 。 数据的简化、平滑等处理 ，并构造线框模型 ，通过Pro，E强 构成了现代设计理论和方法 的整体 。计算机辅助工程 大的曲面造型功能，对所导入的线框模型进行了曲面的 fCAE)技术是计算机技术和工程分析技术相结合形成的 构建和实体模型的重构。 先进技术 ，它运用计算力学 、计算数学和数字仿真技术等 把 Imageware得到的线框模型保存为．igs格式 ，读人 对设计产品的性能进行分析。CAE技术是现代产品设计 线框数据，根据坐标系的对齐和相互间的关系，进行线框 的对齐合并，形成反映坐便器实体的总线框模型，数据导 通过建立基于实例的坐便器的数字模型，通过有限 人结果如图1所示。 元分析软件，对设计的坐便器模型进行模拟仿真，从而实 现陶瓷洁具的数字化质量管理 ，更加方便地开发出节水 效果更好、功能更强和造型更丰富的坐便器新产品。 3 坐便器三维数值模拟 的基本原理