基于动网格的涡旋压缩机内部流场数值模拟

采用局部弹性变形与网格重划的CFD动网格技术,对涡旋空气压缩机动态流场进行数值模拟。该模拟以理想气体为工作介质,满足流体控制方程及气体状态方程,湍流模型采用标准k-e模型。计算得到了涡旋压缩机随时间周期变化的质量流量、流场分布及压力、温度分布,观测到涡旋压缩机内旋涡生成、运动、增大或缩小等现象。     

考虑运动副间隙的动涡旋盘运动学特征及磨损研究

动涡旋盘与十字滑环组成的运动副间隙易造成涡旋压缩机产生振动与冲击。通过在低转速条件下对动涡旋盘、十字滑环等关键运动部件进行运动学仿真，揭示十字滑环与动涡旋盘产生冲击的原因。运动副之间的磨损增大十字滑环与动涡旋盘之间的冲击，通过试验研究涡旋压缩机工作过程中十字滑环与动涡旋盘配副的磨损特征，预测涡旋盘的工作寿命。研究发现：十字滑环凸键对机架键槽的冲击比对动涡旋盘键槽的冲击更大，而它与动涡旋盘键槽组成的运动副间隙与动涡旋盘自转现象具有显著的正相关性，动涡旋盘自转过大易造成涡旋齿干涉撞齿；当十字滑环凸键与动涡旋盘键槽接触角磨损至5.443°时，动涡旋盘在x、y轴方向上的平均角速度较理想状态下增加了约120%，此时涡旋齿即将发生首次干涉现象。     

某型风力发电机组叶片的双向流-固耦合探究

为探究风力发电机组叶片的压力、应力、应变与变形的分布特征,探明叶片的危险薄弱部位,揭示其分布特征的内在机制,基于ANSYS Workbench环境平台,采用双向流-固耦合方法对某型风力发电机组叶片的流场与固体场进行耦合计算,探究叶片在耦合场中的压力、应力、应变与变形规律,为叶片的结构优化设计制造与疲劳断裂寿命计算等提供理论方法支撑。结果如下:叶片在外界风速流场中的压力分布与实际工况相符;叶片的最大应力、应变位置位于叶片的根部,应力与应变呈现"根高尖低"的分布特点;最大变形位置位于叶片的尖端处,变形呈现"半径化梯度性减小"的分布特点。以上研究结果可为叶片的安全检查、定期维修与优化改进等提供参考,具有实际工程价值。     

微型涡旋压缩机切向泄漏流动特性与数值分析

针对微型涡旋压缩机工作腔内流场运动状态和切向泄漏特性难以通过实验测试获取的问题,以带有径向间隙的动、静涡旋盘啮合形成的三维流体模型为研究对象,采用CFD动网格技术,建立结构化网格和定义边界运动,探索月牙形压缩腔在工作过程中腔内流体的瞬态分布情况,研究径向间隙导致切向泄漏的工作腔内温度场、速度场和压力场瞬态分布规律。结果表明：切向泄漏对温度场和速度场不均匀分布情况影响较大,对压力场影响较小,在啮合间隙处压力和温度呈梯度变化,速度出现极值;平均进、出口质量流量和泄漏量与转速成正比。     

焊接顺序对Cr13型抗磨板表面堆焊变形的影响

基于热弹塑性有限元法,在仅考虑单向耦合的基础上,建立了抗磨板表面堆焊情况下的有限元计算模型,并对三种不同焊接顺序下的温度场、应力应变场进行了数值模拟,分析了焊接顺序对抗磨板表面堆焊变形的影响规律.结果表明,不同焊接顺序下导叶轴孔圆周度变形程度不同,与水平面间隙大小不一,焊后最大残余应力位于螺栓孔处,且最大残余应力沿螺栓孔周向呈正弦分布.综合比较,焊接顺序3引起的焊接变形小,且焊后残余应力分布均衡,有利于提高抗磨板的可靠性和安全性.模拟结果为Cr13型抗磨板实际焊接修复时的焊接顺序选择提供了理论依据.     

不同厚度钢板对接焊缝残余应力和变形的数值模拟

基于ABAQUS有限元分析软件建立不同厚度钢板对接焊模型,考虑材料随温度变化的性能参数,并采用间接法进行热力单向耦合,得到焊接温度场及应力应变场计算结果,提取不同路径上残余应力及变形分布曲线,对比分析其焊接残余应力及变形分布规律。结果表明:焊件厚度对节点峰值温度有一定影响,从而改变压缩塑性变形并最终影响焊接残余应力及变形结果,不同厚度焊件焊接残余应力及变形的整体分布规律基本一致。     

基于CFD动网格的无油涡旋压缩机性能研究

无油涡旋压缩机的内部流场研究,对于提升无油涡旋压缩机的性能有着重要的影响。通过对无油涡旋压缩机的内部流场建立三维非定常CFD数值模拟,以空气作为工质,运用动网格技术对其腔内工质的流动规律和状态分布以及在不同电机转速驱动下无油涡旋压缩机的质量流量做了详细分析。分析表明:工质的质量流量随主轴转速的增大而增大;在压缩机工作过程中,随着主轴的转动,工质气体在工作腔内压力和温度均逐渐增大,且分布不均匀。     

涡旋盘精密模锻成形

以涡旋盘动盘为研究对象,基于流动控制成形技术提出在凹模中分别添加背压阻尼和分流腔的两种成形工艺方案,通过DEFORM-3D软件对两种成形工艺方案进行数值模拟和试验验证.模拟结果表明:采用背压结构,涡旋盘金属的流动性更好,但所需成形载荷较大,且凹模的等效应力和变形量较大;采用分流腔结构,所需成形载荷更小,凹模的等效应力和...     

微小型压缩空气储能系统用涡旋压缩机流动特性研究

以空气为工质,基于计算流体动力学方法,对无油空气涡旋压缩机在变工况运行条件下进行了三维非稳态数值模拟。研究发现：动静涡旋齿之间存在的径向间隙,会使得压缩机工作腔内温度、流速和压力的分布不规律;增大转速,不但可以增加涡旋压缩机的质量流量,而且还可以减小切向泄漏量,进而提高压缩机的工作效率;排气压力过大,会降低涡旋压缩机的基本输出性能;在低转速下,过高的排气压力会使得压缩机排气口出现“净回流”现象。     

基于ANSYS的变径基圆渐开线涡旋型线的仿真分析

由于气体力的作用,不同型线的涡旋盘均会产生变形,从而影响整机效率。为了研究变径基圆渐开线涡旋盘的变形问题,利用ANSYS有限元分析软件,对其在气体力作用下的应力分布与变形情况进行分析,通过与圆渐开线型线涡盘的对比,证明变径基圆渐开线型线的应用可有效地改善涡盘的应力与变形量,减少因变形产生的气体泄漏量,从而能够提高膨胀机效率,且结构更加紧凑。     

波纹管机械密封多体多场热流固耦合性能分析

建立波纹管机械密封的波纹管-动环-流体膜-静环多体模型,对高温、高压、高速工况下的密封界面进行热流固耦合数值计算与分析,得到密封环在温度场、速度场、压力场等多场耦合影响下的应力和应变规律。在此基础上,分析主轴转速和流体压差对密封环端面温升和热应力变形的影响规律。结果表明:动静环的最大变形在端面的内径处,且变形量由内向外递减;动环端面的温升随密封压力和转轴旋转速度的增大近乎呈直线增加;动环的热应力变形程度随主轴转速和流体压差的增加而增加。     

插装型锥阀多物理场耦合仿真及分析

液压元件设计理论随着液压系统控制精度的提升不断完善,对液压阀阀套阀芯间配合间隙的设计时需考虑阀套和阀芯变形带来的影响。依据实际使用的插装阀结构尺寸,建立其整体的三维流固热三场耦合模型,给出了不同边界条件时阀芯阀套的温度场分布规律及阀芯阀套在热效应和压力效应共同作用下产生的变形量,同时给出变形量带来的阀套阀芯配合间隙的变化。研究结果表明:锥阀在不同的工况时,热效应和压力效应对阀芯阀套的变形量和变形方向的作用不同,阀芯阀套的变形对其配合间隙的影响需针对典型工况进行具体分析。     

磁流变减振器的温度场分析

针对目前磁流变减振器的温度场研究较少且现有技术手段无法监测到减振器内部的温度分布,考虑温度对减振器性能的影响,对温度场的分析十分必要。理论分析得到温度对减振器阻尼力及可调系数的影响;考虑到流固传热及流场的相互耦合作用,分别建立流场及流固传热数学模型。在仿真软件中对减振器进行多物理场耦合建模,分析磁流变减振器的温度变化,得到其内部磁流变液的流动状态及变化规律。通过改变活塞头冲程和参数化扫描改变其阻尼间隙,获得不同条件下的温度场、流场分布状态。     

Stress analysis in solidification processes: Application to continuous casting

Calculations of thermal stresses in solidifying materials have been carried out using thermal-elastoplastic finite element method. The temperature history in the process of solidification was calculated first by the temperature recovery method and then transferred to the MARC code for the stress analysis. The scheme was applied to a complete analysis of continuous casting of low carbon steel. According to the two-dimensional model, the predicted depth of the liquid pool showed good agreement with experimental measurement. The analysis results were compiled into temperature history, shell thickness, stress history, principal stress distributions, residual stresses and deformation.     

Thermal deformation of aluminum alloy casting materials for tire mold by numerical analysis

Thermal deformation of aluminum alloy casting materials for manufacturing the tire mold was numerically investigated.The AC7A and AC4C casting material was selected as casting material and the metal casting device was used in order to manufacture the mold product of automobile tire in the actual industrial field.The temperature distribution and the cooling time of casting materials were numerically calculated by finite element analysis (FEA).Also,the thermal deformation such as displacement and stress distribution was calculated from the temperature results.The thermal deformation was closely related to the temperature difference between the surface and inside of the casting.The numerical analysis results reveal that the thermal deformation of AC7A casting material is higher than that of AC4C casting material.Also,the thermal deformation results at the central part are larger than that on the side of casting because of the shrinkage caused by the cooling speed difference.     

不锈钢焊接凝固裂纹温度场的数值模拟

进行不钢焊接凝固裂纹温度场分析与数据模拟。首先将电弧民辐射状对称并呈高斯分布的二维热流作用于工件表面,解决了电弧产热问题;其次,通过液淬法测试金属的固相分数随温度变化率,得到了凝固热放率;最皇采用增大热传导系数的方法,考虑了熔池内流体流动对整个温度场的影响。在此基础上,建立了二维焊接凝固裂纹温度场计算模型。此外,采用有限元方法计算了二维焊接凝固纹温度场,并研究了焊接规范参数及材料的热物理性能对 影     

Ti14合金半固态压缩中的应力松弛现象和变形机制的研究

利用Gleeble 1500热/力模拟机对Ti14合金进行了半固态压缩变形试验,研究了该合金在应变速率为5×10-2 s-1和5×10-1 s-1,变形温度为1273～1423 K条件下的流变应力变化规律,分析了该合金半固态下应力松弛发生的条件和原因,并讨论了温度、应变速率和变形机制之间的耦合关系.结果表明:温度和应变速率对流变应力有显著的影响,流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低,宏观应力松弛发生在固相含量区间为0.95～0.98,主要是因为液相的增加减少了晶粒间的“固相桥”作用.由于液相在变形中的渗漏,Ti14合金在1273～1423 K半固态变形的应变速率试验值远远小于Iwasaki润滑流动机制(固液混合变形机制)所需的理论值,说明在所测试的半固态区间内合金仍以固相粒子变形为主,固液混合变形为协调机制.     

半固态LC4合金的屈服应力

以SIMA法制备的非枝晶LC4合金为例 ,进行压缩试验 ,测出了应变速率、变形温度及保温时间不同时的屈服应力。结果表明 :当应变速率相同时 ,在固态区 ,屈服应力随着变形温度的增加稍有减小 ;而在半固态区 ,屈服应力随着变形温度的提高明显减小 ,且在共晶点附近急剧下降。屈服应力随着保温时间增加而略有减小的主要原因是由于随着保温时间的增加 ,晶粒的尺寸、球形化程度、固相晶粒间的结合程度及晶粒内俘获的液体不同所致。当变形温度及保温时间相同时 ,随着应变速率的升高 ,屈服应力明显增加。通过分析不同变形温度及保温时间的材料显微组织进化规律 ,阐明了屈服应力与显微组织之间的内在联系     

T形接头的焊接温度场三维动态有限元模拟

采用有限元分析软件SYSWELD,建立了三维有限元模型,考虑材料物理性能参数随温度变化、对流和辐射散热以及相变潜热等因素的影响,对低碳低合金钢T形接头的焊接温度场三维动态过程进行了计算,获得其温度场的分布规律,考察了不同时刻的温度场云图和不同位置的焊接热循环,研究了换热系数对温度场分布的影响,并对计算结果进行了分析和试...