用三维有限元求解金属淬火过程的换热系数

在金属淬火过程的数值模拟中,换热系数的正确求解是工件温度场、应力/应变场模拟结果与实际相符合的先决条件.据此研究和分析了换热系数反求法的数学模型,分别采用一维和三维有限元法对该数学模型求解.研究表明:与采用一维有限差分的求解法相比较,计算过程由一维有限元法增加到三维有限元法,与实际情况更为接近;用有限元方法求解的换热系数曲线连续且平滑,结果可靠,且编程量小;用求得的换热系数计算金属淬火试件的中心温度场变化曲线,计算结果与实测数据相吻合.     

错流微通道低温交叉换热等体积补偿机理研究

建立了错流微通道低温交叉换热系统物理模型、不同尺度错流微通道单元数学模型及传热单元数值模型。针对不同错流微通道模型,提出了等体积补偿理论计算模型及计算方法,并进行了单元模型传热数值模拟研究。构建了不同尺度及形状错流微通道实验模型并对单元理论模型及数值模型进行了实验验证。研究表明:等体积补偿法可用于解决复杂错流微通道换热器换热面的工程计算难题,为不同尺度不同结构的微通道错流交叉换热设计提供理论依据及工程设计计算方法。     

基于仿真技术的动力装置优化设计技术研究

针对传统动力装置设计方法中存在计算复杂、动态性能难以计算等问题，提出利用动力装置仿真系统来设计船舶动力装置的方法。首先，利用模块化建模原理建立了动力装置各组成部件的数学模型，然后利用C＋＋语言编写了各模型的仿真程序，并建立了动力装置仿真系统。利用该仿真系统对某型船舶的全燃动力装置进行了详细设计，设计过程及结果表明，采用仿真系统来设计动力装置可以准确计算动力装置的动态性能，同时对动力装置各部件的性能参数进行优化。     

潜艇艇体结构在水下爆炸冲击载荷作用下损伤研究

采用数值计算和试验手段相结合的方法,对潜艇艇体结构在水下爆炸载荷作用下的损伤进行了研究。利用试验手段确定了潜艇艇体用钢的材料动态性能参数和潜艇典型单元结构在爆炸冲击载荷作用下的开裂判据。采用双层壳体建模方案对潜艇结构进行整艇有限元建模,运用MSC.DYTRAN程序对整艇结构进行水下抗爆仿真。分析了三种不同工况下潜艇艇体结构的损伤形式。本文计算方法和仿真结果可供潜艇水下抗爆设计和潜艇结构生命力评估参考。     

KM6大型空间环模器氦制冷系统仿真研究

以模块化建模的思想,将氦制冷系统划分为网络部分和换热部分。针对各设备在系统中的网络特性分别建立其数学模型及系统仿真模型,交利用仿真软件对整个系统进行仿真计算,对氦制冷系统的静、动态特性进行分析,得同对设计和调试有用的结论。     

航空发动机旋转部件流动传热测试方法评述

综合分析了航空发动机旋转部件流动传热试验的原理、需求、方法和关键技术。旋转部件试验是为了研究旋转状态下盘腔内的流动和换热规律,试验通过先进的测试方法获得腔内的流场和盘的温度场,获得旋转腔流动阻力系数和盘面对流换热系数的经验关系式,用于航空发动机空气系统和热分析设计。同时文中分析了旋转部件试验的特点和难点即振动、密封和旋转信号的准确传输,并结合工程实践探索了旋转盘腔试验中各难点的解决方法和各种测试方法的优缺点,为航空发动机旋转部件流动换热的试验研究提供坚实的技术基础。     

含有对称间隙的2自由度振动系统电路仿真

非线性振动系统的数值仿真需要高效的程序和算法来缩短计算时间.以含有对称间隙的2自由度振动系统为研究对象,通过对2自由度线性系统建立传递函数,确定分段线性振动系统的碰撞频率范围,应用数值仿真方法分析,并设计一个与数学模型完全等效的Multisim电子电路模型,通过对比得到完全相同的结果.碰撞频率范围的确定和Multisi...     

矩形翅片椭圆管束性能研究及场协同分析

应用计算流体动力学（CFD）理论,建立了矩形翅片椭圆管的数学模型,阐述求解的数值计算方法。采用k—ε标准湍流模型、有限体积法（FVM）和SIMPLEC算法,运用FLUENT软件对管外扰流场进行三维数值仿真,得到其阻力特性与换热特性,仿真结果与实验结果相对比,验证了模型的正确性。在此基础上,采用场协同原理分析了温度梯度与速度矢量的夹角对矩形翅片椭圆管换热特性的影响。结果表明：对流换热的强度不仅取决于流体的速度和物性,还取决于速度与温度梯度之间的协同,尽管迎面风速增大,换热得到强化,但随着协同角的增大,换热效率变低,以致换热量非线性增加。     

U型波纹管声学传递损失的数值分析与实验验证

U型波纹管是常用的管道连接和补偿装置,波纹管的结构设计对其声学传递特性具有重要影响。采用声学有限元法建立了波纹管的数值计算模型,计算了不同结构参数下波纹管的声学传递损失,得到了结构参数对波纹管声学传递损失的影响规律。基于有限元仿真结果,建立了波纹管传递损失峰值频带上、下限频率计算的数学模型。设计加工了一个波纹管试件,采用两负载实验法测试了其声学传递损失,并将实验结果与有限元仿真结果进行了对比。结果表明:U型波纹管的声学传递损失具有典型的带阻滤波特性;波高、波宽及内径是影响波纹管传递损失峰值频带上、下限频率的最主要因素;波纹管传递损失峰值频带上、下限频率数学模型的计算结果与有限元仿真结果的误差在±3.0%以内;波纹管声学传递损失的实验结果与仿真结果基本吻合,验证了波纹管声学有限元模型和声学传递损失峰值频带上、下限频率数学模型的准确性与有效性。该研究为U型波纹管的声学设计提供相应的理论依据,也为其声学应用提供了新思路。     

预紧力作用下的薄壁结构屈曲稳定性分析

本文以某弹性加载系统中的薄壁结构为分析对象,通过理论分析及有限元仿真相结合的方式计算薄壁结构受压状态下的屈曲失稳临界载荷,有限元仿真结果与理论解析计算基本一致。在屈曲分析的基础上计算薄壁结构两侧的最小预紧力,通过有限元仿真进一步验证了预紧力对屈曲稳定性的影响。仿真结果表明,预紧后的薄壁结构承载能力明显提高,证明了预紧方案及最小预紧力计算方法的正确性,屈曲分析计算及预紧方案在工程应用上具有实用性及借鉴意义。     

纵振型低频压电水听器的等效电路及有限元分析对比研究

分别利用等效电路理论与ANSYS有限元仿真对纵振型复合棒式压电水听器的性能参数进行了计算,并将两种结果进行比对分析。对比发现两种分析方法得出的接收灵敏度最大值对应的频率不在同一处并且在数值上存在一定差异,在远离谐振点的较低频段,水听器的接收灵敏度都具有较为平坦的响应。等效电路理论只考虑了一维纵向振动并且将模型完全理想化,而ANSYS有限元分析则考虑了整个结构的纵向横向模态耦合,其建模更接近实际模型,因此ANSYS有限元分析在水听器的仿真优化设计中更符合实际情况,但还需制作实物,用实测结果进行比对。等效电路理论由于物理意义明显,可以为水听器设计和有限元仿真提供理论指导。     

基于有限元法的滚柱体式超越离合器性能分析

采用弹性力学有限元方法研究滚柱体式超越离合器的工作特性,分析该离合器摩擦自锁性能和锁紧中的滚柱体与内外圈的接触强度特性。建立该离合器的摩擦及强度性能分析的数学模型。进行实例计算分析,验证了该方法的有效性。通过数值分析,揭示了该离合器的结构形式、接触状态和载荷大小与其承载性能及其强度的内在关系,提出了摩擦自锁条件及滑动摩擦区间计算的新方法,为滚柱体式超越离合器的设计和应用提供理论基础。     

某大型超静定框架的动态应力测试与有限元分析

对于在多载荷场下工作的大型、复杂钢结构设备,由于其自重及多种载荷的影响,边界条件比较复杂,采用单一的试验测试技术手段或仿真计算手段都很难精确地获得其真实应力状态.采用应变电测方法和有限元仿真计算方法相结合,对某厂大型的超静定平移框架的本体钢结构应力分布及载荷分布进行了综合的分析,利用测试数据结果对有限元建模的边界条件进行了优化,利用有限元计算结果对测试结果进行了修正.测试及计算分析结果表明,采取实验测试和仿真计算相结合的技术手段,能够弥补单纯试验测试技术和计算技术的不足,充分发挥了实验测试技术和仿真计算技术的优点,提高了分析的精度.是全面掌握大型超静定框架类结构应力状态的有效的方法.     

单U形竖直地埋管供回水管间距对传热的影响

以热阻分析及格林函数为基础,利用解析方法对地源热泵单U形竖直地埋管的供回水管换热状态进行分析,并对不同埋管间距下传热过程进行计算。计算结果表明:U形地埋管中存在临界供回水管间距,当供回水管间距小于临界值时,供回水管之间存在热短路,回水管处于不利的换热状态;当埋管间距大于临界值时,无热短路现象,供回水均处于有利的换热状态,且管间距越大,地埋管换热状态越好。最后通过数值模拟和实测方法验证理论计算结果的正确性,并根据计算结果提出判断热短路产生的方法。     

星型阴极的温度分布研究

通过对星型阴极的稳定导热问题进行分析 ,推导出阴极交叉点附近温度分布的近似解析式。并用有限差分数值计算方法对钨基底金属的温度分布进行了计算、分析。数值计算结果和解析结果在常用的阴极温度使用范围内吻合良好 ,表明该解析式在热、热 场、Schottky发射阴极的研究和实际应用中具有实用价值     

旋转圆柱靶磁控溅射阴极的磁场模拟及结构设计

基于旋转圆柱靶磁控溅射阴极的工作原理,建立其结构模型,并应用ANSYS有限元方法对旋转靶阴极磁场进行了模拟计算,得到了磁场分量Bx在靶材表面上的二维磁场分布规律。通过调节磁铁的宽和高、磁铁间夹角以及设置可移动磁性挡板等方法优化磁场并设计了一种新型磁场结构旋转靶。本研究为旋转靶磁控溅射阴极的磁场结构设计提供了理论依据。     

一种高容量金属橡胶缓冲器研制

大兆瓦风力发电机组变桨系统出现机械损坏后将导致叶片失控,进而影响机组安全。可以在叶片的根部安装限位缓冲装置,利用橡胶变形和金属塑性变形吸收叶片旋转产生的巨大冲击能量,避免叶片自转扫到塔筒。结合ABAQUS仿真计算及落锤试验技术,介绍一种结构紧凑、免维护的高容量金属橡胶缓冲器的原理、设计计算及试验验证方法。仿真计算及落锤试验结果均表明该缓冲器的各项性能参数达到设计要求,缓冲容量超过9 kJ,能量吸收率超过70%。验证了特殊的金属薄壁框架和橡胶垫组合结构具有优良的吸能特性。     

制冷剂回收过程动态数学模型及仿真

通过对回收装置和被回收制冷剂系统建立数学模型及数值计算,模拟了制冷剂回收过程中的流量变化;得出了两种环境温度、两种不同状态下制冷剂回收时的流量变化特性,并对结果进行了分析,为制冷剂回收装置的设计和性能优化提供了参考.     

高速压力机转子-轴承系统的动力学研究

以有限元方法为基础,建立了曲柄压力机的转子-轴承系统的运动方程,通过计算压力机的曲柄连杆之间的作用力,获得主轴转子的径向载荷,并集成建立转子-轴承系统的振动模型;采用Newmark方法进行求解,进行模拟仿真,分析转子-轴承系统的振动响应;对主轴转子的振动特性进行实验研究,验证了转子-轴承系统的振动模型及其模拟仿真,进而为压力机转子-轴承系统的设计提供了数值分析及实验研究依据。     

滚珠丝杠副热变形计算分析及可视化

以传热学原理为基础,探讨温升对滚珠丝杠副的影响.首先确定热流密度系数及对流换热系数,然后借助有限元分析软件ANSYS,建立滚珠丝杠副的有限元模型,计算求解温度场及热变形.仿真云图显示:滚珠丝杠以1350r/min旋转时,其温升达到3.8℃,引起8.32μm的热变形.