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原文传递湿法工艺干燥辊筒优化设计研究

论文题名：	湿法工艺干燥辊筒优化设计研究
关键词：	电动汽车;锂离子电池;湿法工艺;干燥辊筒;优化设计
摘要：	随着电动汽车行业的迅速发展，对于锂离子电池的需求不断增加。隔膜作为锂离子电池的核心构件之一，其质量对于锂电池的性能起着至关重要的作用。在湿法工艺生产锂电池隔膜的过程中，干燥辊筒的作用在于去除隔膜上残留的萃取剂等液体，干燥效果的好坏会对隔膜的质量和评级产生重要的影响，而影响干燥效果的因素主要在于辊筒表面竖向变形和温度分布情况。现阶段对辊筒的研究往往是对辊筒挠度亦或是温度场进行单独分析，鲜有研究将其有效结合，并分析二者之间的耦合作用。　　本文基于静力学和温度均匀性分析对辊筒结构进行改进，结合热流固耦合分析及参数化设计对结构尺寸进行优化，并使用附加机构对辊筒进行变形补偿，以保证隔膜生产的质量和评级。主要工作分为以下四部分：　　首先，在理想支撑条件下对受重力与静液压力作用的干燥辊筒进行静力学结构分析，求解辊筒表面的竖向变形情况，分别选取辊筒直径、外壁厚、支撑位置高度差等因素作为单一变量，分析结构参数对辊筒表面竖向变形的影响趋势；其次，在忽略结构变形的条件下对辊筒表面温度场进行热流耦合分析，求解辊筒表面的温度分布情况，分别选取对流换热系数、流体速度、辊筒直径、外壁厚等因素作为单一变量，分析不同工况及结构参数对辊筒表面温度分布的影响趋势；随后，在前文分析的基础上对辊筒结构进行改进，采用热流固耦合的方法对辊筒表面温度场及竖向变形进行求解，并对辊筒结构参数影响趋势进行校验分析；最后，选取辊筒直径、外壁厚、内壁厚、流道层厚及壁厚作为输入参数，以辊筒表面温度极差最小值和竖向变形极差最小值为优化目标进行响应面多参数优化，并设计一种新型托辊结构对辊筒进行变形补偿。通过对优化模型进行热流固耦合分析，验证结构优化和补偿设计的有效性。
作者：	孙文涛
专业：	机械工程
导师：	彭江英;毛宽民
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2022