基于热固耦合的双螺杆挤压机机筒有限元分析

目的 研究双螺杆挤压机在食品加工过程中出现卡顿、抱死的原因,为双螺杆挤压机设计及应用提供理论指导。方法 应用ABAQUS软件构建双螺杆挤压机仿真模型,通过传感器反馈的温度值设定温度载荷,同时以双螺杆挤压机运转时的低压工况、正常工况、极限工况分别设定压力载荷,运用热固耦合理论对机筒的温度分布、应力和变形进行仿真分析。结果 在最大温度工况条件下,机筒轴向热变形量为2.356 mm,总热变形量为2.358 mm,x方向上的热变形量为0.1324 mm,y方向上的热变形量为0.1592mm;在最大温度工况和极限压力耦合作用下,机筒总变形量为2.088 mm。温度引起的热膨胀是机筒变形的主要原因,机筒的轴向热变形量与总热变形量相当,并且远大于其他两方向的热变形量;与常温环境相比,在加热温度工况条件下机筒的变形量随着压力的增大而减小。结论 要充分考虑温度对挤压机性能的影响,应用过程中要合理的设置温度参数。     

热磁耦合下淬火考虑相变的温度场有限元分析

外加磁场淬火的温度场分布模拟是一个新的领域，研究了比热容在居里温度附近的突变，建立了外加磁场淬火时瞬态温度场和相变计算的数学模型；建立了包含磁场作用的热传导方程；建立了统一的有限元基本方程，得到热磁耦合作用下瞬态温度场的分布，并进行了测试。结果表明：外加磁场淬火后，冷却速度减小，冷却曲线变缓；工件的硬度略有上升。     

真空热还原冷凝过程冷凝盘温度场有限元分析北大核心CSCD

应用Comsol Multiphysics软件建立冷凝盘多物理场耦合模型,对真空碳热还原冷凝过程温度场进行有限元数值模拟。结果表明,冷凝过程冷凝盘内最大温差从832降低至429 K,温度梯度从44降低至24 K/cm,槽内最高温度由928降低至763 K,冷凝槽中心温度迅速降低至625 K并保持稳定。因此,选择传热性能优良的坩埚并改善炉内隔热材料性能以及优化真空炉水冷系统结构,使冷凝盘内最高温差增大冷凝槽中心保温温度降低,将有利于还原产物的冷凝分离还原富集。     

无油涡旋真空泵温度场、应力场和热变形的ANSYS模拟

本文运用有限元分析软件ANSYS对涡旋真空泵动、定涡旋盘的温度场及其产生的热变形、应力场进行了模拟和研究.模拟结果与实测数据进行了对比.首先对无油涡旋真空泵动、定涡旋盘体使用UG软件三维实体建模,再对三维实体模型进行转化处理,开启ANSYS系统将UG中建好的模型导入,输入所需参数以及相应热载荷进行运算,最终得出无油涡旋真空泵动、定涡旋盘盘体的温度场、应力场和热变形云图与数值信息并找到变化规律.其结果验证了涡旋真空泵动、定涡旋盘设计的合理性,对涡旋真空泵的设计有所帮助.     

塑料板材热成形过程三维温度场有限元分析潜热处理技术的研究

对塑料板材热成形过程的三维温度场进行有限元分析时采用动态内部热源的方法对潜热进行了处理。在成形过程中利用Ａｖｒａｍｉ方程来解出型坯结晶时任意时刻结晶度的大小，进而求得各单元释放的潜热量。在利用Ｃａｌｅｒｋｉｎ有限元公式求解温度场时采用动态内部热源的方法计算了潜热时温度的影响，对塑料半球形件的温度场进行了计算，并对是否考虑潜热两种情形的温度场进行了比较。     

声固耦合系统数值计算方法的研究与应用

机械设备的振动噪声控制至关重要,声固耦合问题是机械振动噪声分析领域常见的多物理场耦合问题.对声固耦合分析方法进行研究,为声固耦合分析提供一定的理论依据.声固耦合问题可分为强耦合与弱耦合两类,声固耦合方法可根据耦合程度计算公式或工程经验选择;基于结构有限元法与声学边界元法研究了2种耦合方法的耦合方程与耦合流程,采用主流的振动噪声分析软件对具体声固耦合实例进行分析,得到模型在2种不同耦合方法下计算的模型和场点的频率响应结果.2种耦合方式的计算结果在整个曲线走势与出现峰值的频率方面基本一致.在高频区域,弱耦合方法由于忽略了空气对结构振动的阻尼作用,计算结果的数值较大.对于薄壁结构,空气对结构的影响较大,应采用强耦合;对于质量或厚度较大的物体,可采用弱耦合.结果论证了声固耦合方法的选择依据,总结了声固耦合方法的应用范围.     

精密离心机热变形多物理场耦合数值计算

离心机是惯性导航系统加速度计的标定设备,转盘变形将严重影响标定精度.综合考虑离心机机室内空气流动、流动传热以及机箱和转盘的导热,结合CFD和FEM方法,对精密离心机的热变形进行流-热-固多场耦合计算.分析了多物理场耦合计算原理,采用流固耦合换热整场求解法计算离心机温度场,采用顺序耦合法计算转盘热变形.计算结果表明:在300r/min转速下,转盘最大温升为1.23℃;越远离转盘中心,温升越大;加速度计安装位置的温度计算值与实测值一致,验证了本方法的正确性;转盘安装加速度计位置的径向热变形为7.89μm,热变形是变形累积的结果且随着转盘转速增加而增大.     

高超声速二维滑靴热-固耦合仿真

本文采用FLUENT对某简易滑靴二维模型在5Ma条件下的气流场及结构域温度场进行耦合仿真,对滑靴在气动热作用下的熔化情况进行评估,为高超声速火箭橇滑靴气动及热防护设计方法提供有益参考.     

基于并层单元的大体积混凝土水管冷却温度场热-流耦合精细计算

热-流耦合精细算法能准确反映冷却水管附近温度梯度,从而精确计算大体积混凝土水管冷却温度场,然而该方法在有限元计算中存在前处理规模大、计算效率低的缺点;依据混凝土的热力学参数随龄期变化特性和混凝土水管冷却温度场分布规律,开发了一整套热-流耦合精细计算的前、后处理程序,在计算过程中依据龄期特性对混凝土单元不断进行并层处理,从而实现了大体积混凝土水管冷却温度场整体-局部一致模型的快速建立和高效精确数值模拟。数值计算算例表明该方法能在保证计算精度的同时,极大地降低有限元计算过程中的单元规模,有效地节约了计算时间,提高了计算效率,使得大体积混凝土温度场全过程精细数值仿真得以实现。     

潮流能水轮机单向流固耦合计算方法

基于ANSYS和CFX软件实现了垂直轴潮流能水轮机单向流固耦合瞬态计算。将二维CFX流体计算结果作为水轮机受力,将流体与结构中相对应的节点压力施加到结构有限元模型上,从而完成水轮机工作状态主轴应变计算。将计算结果与实验结果进行对比发现二者吻合较好,说明单向流固耦合方法是将流体计算结果传递到结构分析的有效方法,在潮流能水轮机叶片小变形的条件下能够准确的预报结构响应的趋势,有效的计算垂直轴水轮机的结构强度,对其结构校核起到很好的指导作用     

Norsette法在45钢淬火过程中温度场有限元分析中的应用

温度场的计算对淬火过程中热应力和热应变的分析有较大影响。对淬火后试件的残余应力和微观结构分析也有较大影响。本文以４５钢圆柱试件为研究对象，采用文献（２）所得到的非线性表面换热系数 ，将Ｎｏｒｓｅｔｔｅ法用于有限单元分析中，计算了淬火过程中的非经恶性循环温度场，有效地避免了在小时间步长下数值解出现震荡的问题，有限单元法数值解与实验结果吻合较好。     

防爆型三相异步电机中高精度多物理场耦合模型的研究和分析

防爆型电机正常工作过程中存在着电磁场、温度场、流体场以及应力场等多物理场,现阶段针对该方面的研究较多不足之处,如仅基于电磁场而实现电机的设计和制造,因此有必要对电机中的多物理场之间的耦合关系展开深入研究,满足多个技术指标要求。考虑防爆型三相异步电机实际应用性能指标要求,本文提出一种基于多物理场分析理论的防爆型三相异步电机的优化设计方法。首先,围绕电机实际安装尺寸大小,构建电机的几何模型和有限元计算模型;其次,考虑电机的磁场、热传递和流体分析等物理场之间的耦合,为满足通风冷却性能要求,得到电机的温度分布规律、电机热应力和变形分布;最后,对一台1000kW-2p-6kV防爆型三相异步电机进行样机试验,根据试验结果验证了本文提出方法的有效性。     

Application of Wavelet Finite Element Method to Simulation of the Temperature Field of Copier Paper

Simulation of the temperature field of copier paper in copier fusing is very important for im-proving the fusing property of reprography.The temperature field of copier paper varies with a high gradient when the copier paper is moving through the fusing rollers.By means of conventional shaft elements,the high gradient temperature variety causes the oscillation of the numerical solution.Based on the Daubechies scaling functions,a kind of wavelet-based element is comstructed for the above prob-lem.The temperature field of the copier paper moving through the fusing rollers is simulated using the two methods.Comparison of the results shows the advantages of the wavelet finite element method,which provides a new method for improving the copier properties.     

热塑性复合材料自动铺放过程中温度场研究

自动铺放成型技术可以实现热塑性复合材料逐层"原位固结",在加工制造大型零部件、提高生产率、降低制造成本方面具有巨大的潜力。由于温度历程对复合材料构件成型质量有较大影响,本工作通过ANSYS软件模拟热源随铺放头移动、铺放过程中预浸料不断被铺叠到底层预浸料上,获得复合材料铺层的温度场分布情况。同时构建基于WinCC flexible的温度场在线测量系统,对铺层温度进行在线采集和存储。实验结果表明,在铺放成型过程中,每一层预浸料的温度曲线出现多个峰值,且随着热气温度的升高,每层峰值温度逐渐增加,热气温度越高,铺层间峰值温度差越大,热电偶测量结果与仿真结果相差越小。通过对实验结果中的峰值温度与有限元模拟结果进行对比,证明了有限元仿真模型的正确性。研究结果表明,随着铺放速率的加快,每层峰值温度逐渐降低,为满足成型要求,当热风枪出口处热气温度最高为600℃时,最大铺放速率为1.2m/min。     

基于有限元与边界元耦合法的波浪力分析

利用有限元与边界元耦合法对三维无界区域中直立圆柱所受的波浪力进行进行计算,把整个求解区域分成内域或外域两部分,在内域采用有限元法,对外域采用边界元法,数值计算的结果与理论解吻合良好,表明该方法有效。     

结构动应力分析的FEM-BEM耦合方法

本文提出了利用结构的有限元结点位移响应(或结点力)的计算值作为子域的边界条件,然后利用边界元方法计算子域内各瞬时的动应力的FEM-BEM耦合方法.文中给出了薄板在简谐激励下动应力响应的计算实例并与分析解进行了比较,结果表明,FEM-BEM耦合法比常规有限元法对结构动应力的计算精度有大幅度的提高.     

基于多物理场耦合及温升特性研究的变压器热点温度建模与仿真分析

变压器温升特性研究尤其是热点温度测算不但能够指导变压器工程制造,而且有利于掌握变压器的运行状态,从而避免热故障的发生并指导变压器动态增容.对现有热点温度计算方法进行改进,提出一种基于多物理场耦合的油浸式变压器温升模型.以500 kV油浸式变压器为例,采用能量守恒原理分析变压器热特性,建立变压器温度场与流场的数学模型和物...     

热玻璃冷却过程中温度场的数学模型及其仿真

运用二尺度分析方法,建立了扩散逼近方法,该方法对实际3维问题的计算表明特别有效并能达到足够的精度。实际计算例子表明,用二尺度分析方法建立的扩散逼近方法与射线跟踪法相比精度接近、快50倍、内存仅为它们所占的50分之一,而工业上广泛使用的Rosseland逼近方法给出误差很大甚至完全错误的结果。     

基于打印头温度场模拟的织物打印工艺与性能

根据打印头尺寸和材料的热物性参数建立喷头传热模型,利用Solidworks Simulation插件对一定载荷温度条件下稳态传热进行了有限元分析,得到喷头打印稳态温度场。根据有限元分析结果并结合打印实验分析了基础组织(平纹、2/1右斜、5/3经面缎纹)结构的打印织物对其力学性能的影响。结果表明:小截面织物组织中浮长线越长,聚乳酸(PLA)材料本身性能利用率越高,成型质量佳,5/3经面缎纹织物的力学性能表现优异;交织点越多,结构发挥的效果越佳,平纹织物综合力学性能仅次于缎纹,斜纹织物力学测试性能最差;同时实验观察发现,打印层与层界面瞬态温度和层高对打印织物性能及外观也有影响,指明了存在的问题和进一步研究的方向。     

基于对称有限元模型的车辆乘坐室声振耦合分析的子结构方法

建立了车辆乘坐室声振耦合分析的对称有限元模型。在此基础上,提出了一种可用于综合内饰等乘坐室附属结构对乘坐室声振特性影响的动态子结构方法。该方法将内饰或附属结构等效为乘坐室壁结构与内部声空间中的一对相应的子结构/子空间,并将其影响引入到到声振耦合分析的对称有限元模型中,从而使有限元分析的精度大为提高。最后,以一国产轿车为对象给出了算例,验证了所提方法的正确性。