50、工业4.0中管壳式换热器数字孪生与机器人双臂同步控制技术

工业4.0中管壳式换热器数字孪生与机器人双臂同步控制技术

在当今科技飞速发展的时代，工业领域的创新与优化成为推动经济发展的重要动力。本文将聚焦于管壳式换热器数字孪生技术以及机器人双臂同步控制技术，深入探讨它们在工业中的应用与优势。

管壳式换热器数字孪生技术

管壳式换热器（STHE）作为热力行业的关键组件，在能源回收和热交换过程中发挥着重要作用。其结构简单、适应性强，广泛应用于炼油、化工等众多领域。随着工业4.0的到来，数字孪生技术为管壳式换热器的发展带来了新的机遇。

数字孪生是现实系统或过程的虚拟表示，通过实时信息交换，实现现实与虚拟空间的动态连接。在本研究中，利用COMSOL Multiphysics 5.3软件建立了管壳式换热器的仿真模型，这是迈向建立数字孪生的第一步。

模型定义

• 流体参数 ：热流体（水）以0.1 m/s的速度和80°C的温度从管入口进入，冷流体（空气）以1 m/s的速度从壳侧进入。
• 材料选择 ：换热器材料为结构钢，管材料可选用不锈钢或铜。
• 物理耦合 ：通过耦合传热模块和k - ϵ湍流模型进行有限元分析。
• 挡板设置 ：采用交错排列的挡板，提高传热速率并减少流体振动。

网格划分

采用物理控制网格，在腔内进行自由四面体网格划分，靠近壁面处使用边界层网格。

本构方程

使用k - ϵ湍流模型