气体燃料船用主机工作过程三维数值模拟

为了实现高效稀燃,纯气体燃料船用主机需要采取预混合气的"分区控制、湍流激扰"来保证可靠点火和快速火焰传播。设计了某型号气体燃料船用主机的燃烧系统。应用三维CFD软件对其工作过程进行了数值模拟分析,研究了缸内流场变化、燃料-空气混合过程、点火和火焰传播过程,分析了预燃室内燃料加策略。研究为主机的燃烧系统设计和加浓喷射策略设计提供了初始数据支撑。研究结果表明:在点火时刻,主机预燃室内形成了当量比为1.05的稍浓混合气,有利于稳定点火和火焰快速传播;点火后,经由预燃室喷孔喷出的引燃火焰在主燃室内迅速扩展,在50°CA内即完成主燃烧。     

柴油机气缸套瞬态温度场移动边界方法分析

在柴油机缸套有限元分析中,瞬态热边界条件对缸套的温度场分布计算结果起决定性作用。为了分析某型号中速柴油机气缸套的温度场及热负荷状态,采用移动边界方法进行了气缸套温度场瞬态分析。通过一维工作循环数值模拟得到缸内工质瞬时温度和换热系数,选取燃气数据变化关键时间点,结合该时刻的活塞位置对缸套内表面进行区域划分并分别求得不同区域瞬时热边界条件,进而对气缸套进行周期性载荷施加,计算得到稳定工况下循环瞬态温度场分布情况。计算结果表明:在稳态工况运行时,气缸套表面温度呈波动状态,最大波动幅值出现在气缸套上部,该位置的热负荷也最为严重。气缸套表面温度波动幅值沿气缸轴线向下止点方向不断减小,缸套内部温度波动幅值沿径向方向迅速衰减。     

沥青路面非线性瞬态温度场的分析

沥青路面温度场属于非线性瞬态温度场,其微分方程难于求得解析解.通过对进入路表的对流换热、太阳辐射及辐射换热等方面进行全面地分析.其中包括采用有限元按平面问题进行瞬态温度场的分析,在空间域上采用有限元离散,在时间上则采用差分法.通过与实测的结果比较分析可见,在正确的掌握边界条件、路面材料特性参数及本地区气候条件情况下,能够可靠地计算出不同位置、不同时间路面结构的温度分布.以便于进行温度应力的计算.     

汽雾冷却条件下转炉炉体瞬态温度场

通过有限元方法,对汽雾冷却条件下大型转炉炉体瞬态温度场进行了三维有限元仿真分析及宝钢300 t大型转炉热电偶数据实测,研究了该条件下炉体瞬态温度场的分布及变化规律.实测的炉壳温度及其变化规律与有限元仿真结果吻合较好,证实了炉体瞬态温度场有限元分析的可信性.研究结果表明,汽雾冷却条件下炉壳温度呈锯齿形波动(降温速度快,升温较慢),平均降温速度为2~2.5℃/min.运用汽雾冷却技术,可将炉壳温度控制在材料热蠕变温度(约400℃)以下,有效抑制了炉壳热蠕变变形.     

南水北调中线大型渡槽运行期温度场的计算

较全面分析了运行期渡槽温度边界条件的各种影响因素,并给出各因素较为精确的计算公式.利用瞬态有限元方法给出了渡槽运行期瞬态温度场的计算方法,并通过对实验水槽的计算结果与实测数据对比,说明所提出的边界条件计算公式和温度场计算方法是正确可靠的.还对南水北调洺河渡槽温度场进行了计算,并得到了一些有益的结论.     

喷管温度与应力场的数值研究

为了使喷管能安全可靠的工作,在喷管设计中必须考虑热防护问题从而避免喷管内部的严重烧蚀.文中考虑了喷管的几何特性和热分析过程中的主要因素,建立起轴对称的有限元计算模型,在给定的热边界条件下计算了喉衬组件与扩张段结构的瞬态温度场.在喷管轴对称模型瞬态热分析的基础上研究了轴对称载荷下热-结构耦合场的应力分析.应力场的计算采用以位移为未知变量的有限元法,并考虑了耐烧蚀层材料的物性参数随温度的变化.计算结果与分析表明在材料的交接面处应力较大,喷管各层材料间的膨胀系数差异对应力的影响较大.该研究结果可供火箭发动机喷管设计参考.     

基于有限元的螺旋锥齿轮瞬态温度场仿真分新

应用传热学理论,推导了螺旋锥齿轮瞬态温度场的导热偏微分方程,在分析轮齿不同表面所适用的各类边界条件的基础上,建立了螺旋锥齿轮瞬态温度场分析的模型和有限元求解方法．系统地分析了瞬态温度场随时间变化的情况及其分布情况。     

基于有限元的螺旋锥齿轮瞬态温度场仿真分析

应用传热学理论,推导了螺旋锥齿轮瞬态温度场的导热偏微分方程,在分析轮齿不同表面所适用的各类边界条件的基础上,建立了螺旋锥齿轮瞬态温度场分析的模型和有限元求解方法,系统地分析了瞬态温度场随时间变化的情况及其分布情况。     

区间参数鼓式制动器简化模型的瞬态温度场数值分析

依据传热学理论和鼓式制动器的结构特点,建立了制动鼓瞬态温度场数值模拟的有限元计算模型。考虑鼓式制动器导热中物理参数和边界条件的有界不确定性,将其参数和边界条件均视为区间变量。在有限元离散和时间差分方法基础上,将区间有限元分析同摄动方法相结合,导出了有界不确定性参数瞬态温度场响应上下界的摄动计算公式,获得了鼓式制动器结构的瞬态温度场响应的范围。计算结果说明了所提出方法的可行性和有效性。     

模腔表面平均温度边界对注塑仿真的影响

应用一维有限元方法进行注塑成型过程中温度场的计算机模拟,讨论采用模腔表面平均温度边界条件对传热分析造成的误差.结果显示,当对模具的精度要求不高时,误差是可以接受的;但对于精密注塑件,或者制件很薄,这种误差则会对数值分析产生影响.针对这种情况,根据实际的瞬态温度分布,提出一种用平均温度构造近似的瞬态温度场方法,以提高注塑数值模拟的精度.     

热负荷对柴油机结构强度及密封性的影响

将有限元仿真技术应用到发动机稳态传热和热机耦合分析中,研究热负荷对柴油机各部件应力分布及密封性的影响.建立1130型柴油机主要部件的有限元传热模型,施加合理的边界条件和载荷,计算得到各组件的温度场分布.借助有限元方法,分析在热应力工况下温度场对发动机密封性的影响.温度场使得缸盖螺栓张力和气缸垫片压力变大,有助于改善密封性.与机械载荷工况进行对比,在热机耦合工况下气缸套和气缸盖的应力明显变大,说明在气缸盖、气缸套的强度计算中不应忽视热负荷的作用.     

热负荷对柴油机结构强度及密封性能的影响

将有限元仿真技术应用到发动机稳态传热和热机耦合分析中,研究热负荷对柴油机各部件应力分布及密封性能的影响.建立1130型柴油机主要部件的有限元传热模型,施加合理的边界条件和载荷,计算得到各组件的温度场分布.借助有限元方法,分析在热应力工况下温度场对发动机密封性的影响.温度场使得缸盖螺栓张力和气缸垫片压力变大,有助于改善密封性.与机械载荷工况进行对比,在热机耦合工况下气缸套和气缸盖的应力明显变大,说明在气缸盖、气缸套的强度计算中不应忽视热负荷的作用.     

考虑日照的碾压混凝土重力坝施工期温度仿真

目前在仿真计算施工过程中的温度场时,气温边界条件均没有考虑日照影响引起的混凝土表面温度升高.采用瞬态有限元方法严格模拟碾压混凝土实际碾压浇筑过程,就施工期考虑日照影响与不考虑日照影响两种情况进行温度仿真计算,并且将仿真计算结果与实测温度值进行了比较.结果表明,考虑日照后的仿真温度场接近实测的温度场,并且得出了施工期日照对混凝土温度场影响很大的结论,如不考虑日照影响,计算得到的温度场将低于实际大坝的温度场.     

PE燃气管热熔焊接头温度场有限元分析

采用牛顿冷却公式计算PE管内外对流换热系数,在准确的边界条件下建立热熔焊接头的二维轴对称模型,用有限元软件ANSYS对模型进行瞬态热力学仿真,得到焊接过程中温度随时间和位置变化的分布情况.用M7500红外摄像仪对PE管外表面沿轴向的温度分布进行了测量,结果表明仿真与实测结果吻合.最后对接头温度场进行分析,为降温速率对接头质量的影响提供一定的理论依据.     

大体积混凝土水化热温度场三维有限元分析

利用结构有限元分析程序Super SAP对大体积混凝土温度场进行模拟计算,对计算结果进行了分析,寻找大体积混凝土温度场分布存在的规律,为Super SAP在大体积混凝土温度场预测中的应用提供理论分析的依据。理论分析表明,表面边界条件不同,温度场的分布存在规律性的变化,边界条件相同时,温度分布存在对称性,反之不存在对称性,并且基础沿厚度方向的中心截面具有对称性。     

小湾拱坝施工期温度场动态跟踪仿真

针对小湾拱坝的施工现状,考虑了混凝土的热学参数及边界条件历时过程、混凝土浇筑过程以及通水冷却措施等因素,应用瞬态热传导三维有限元分析方法对拱坝施工期的温度场进行动态仿真计算,分析了坝体在施工期温度场的时空分布规律,并与监测温度值进行了对比分析.计算结果表明:整个温度场分布规律与监测资料基本吻合,仿真结果较为合理.同时,该研究成果对小湾拱坝施工过程中温控措施的合理性也进行了有效论证.     

增压锅炉锅筒瞬态温度场在线监测

为了在线监测增压锅炉锅筒瞬态温度,充分利用导热反问题解法的优势并结合锅筒边界条件复杂的特点,提出了导热正反问题耦合求解的锅筒瞬态温度场计算方法。为减弱温度场初始条件的影响,根据外壁是否受热分区域采用导热正/反问题求解温度,在两部分交接区域,将反问题解法求得的交界温度值赋值给正问题解法作为已知边界条件,从而实现正反问题耦合,求解整个锅筒的温度场。在此基础上,开发了锅筒瞬态温度场在线监测系统并指导锅炉运行操作。利用Ansys对某锅炉冷态启动过程锅筒温度进行了计算,并根据实验数据对本文的方法进行了验证。结果表明,导热正反问题耦合解法对复杂边界条件具有较强的适应性。     

发动机活塞温度场的三维数值模拟

建立了活塞三维有限元模型,论述了活塞热分析的理论基础,通过理论计算确定某发动机活塞热边界条件,利用有限元分析软件进行温度场数值计算,得到活塞的三维温度场分布情况,为活塞的结构设计和改进提供了重要依据.     

基于ANSYS的气体介质电火花表面强化温度场分析

通过选取合适的热源模型、热边界条件,建立了气体介质中电火花表面强化加工的热传导模型;分析其温度场特点,建立了气体介质中电火花表面强化的二维温度场模型;并利用ANSYS有限元分析软件对气体介质中电火花表面强化的温度场进行了有限元数值模拟,分析了工件电极在不同时间、不同位置的温度场分布和变化规律,以及电火花加工时的电流参数对温度场的影响。结果表明:电火花表面强化层的放电凹坑主要是热量在材料中不同方向的热传导存在差异引起的,且具有快速加热和冷却的特点;在相同的加工速度下,节点的温度随着电流的升高而增大。     

厚板柱坡口多层焊瞬时温度场的有限元计算

焊接弹塑性热应力计算的基础是瞬时温度场的确定。本文作为厚板焊接柱残余应力有限元分析的一部分,考虑了钢材的热物理性能随温度的变化,对厚板柱坡口多层焊接过程进行了非线性热传导计算。在计算程序中以集中质量热容矩阵代替协调质量热容矩阵,克服了瞬时温度场有限元计算中的温度波动现象,取得了满意的计算结果。结合弹塑性热应力分析,计算了5个厚板焊接箱形、4个厚板焊接工字形截面往焊接过程中的瞬时温度分布。