机械密封系统流场气穴特性数值分析

针对机械密封腔内流场在一定区域内会产生气穴的现象,建立密封腔的几何仿真模型。利用商业分析软件结合多相流模型对机械密封腔内流场的气穴现象进行数值模拟及优化,获得了机械密封腔内流场的气穴位置和分布情况。分析进口压力、转速对气穴产生的影响,并利用克里金(Kriging)插值方法对其组合进行优化。结果表明:在相同的初始条件下,不同冲洗液的进口压力和转速都对密封腔内气穴的产生具有促进或抑制作用;通过Kriging插值和误差分析,缩小了对气穴现象产生抑制的进口压力和转速组合的范围。     

注塑成型流动保压与冷却过程的耦合分析

本文对塑料熔体在注塑成型的流动、保压及冷却过程中的流变行为和热平衡进行了综合分析，在此基础上，运用有限元／有限差分混合数值方法求解流动保压阶段的速度场、压力场及温度场，通过边界元法分析冷却过程中制品与模腔的稳态及瞬态温度场。由于采用了统一的三角单元网络，在采用分时迭代求解的控制策略中，可以利用各单元结点的温度，实现上述三种数值方法的耦合计算。     

确定冷轧辊的热应力问题的数值解法

本文根据差分原理,推导出轴对称无内热源情况下定常与非定常温度场的差分方程计算公式;并以数值积分形式的公式近似地计算热应力场。二者结合起来,可以解决冷轧辊温度场及热应力场的计算问题。计算结果表明,沿轧辊横截面的应力分布规律与理论分析一致,计算数值同理论解相接近,并符合实测结果,此种计算方法可应用于冷轧辊进而可以解决连铸机二冷区夹辊及拉矫机拉辊的温度场及热应力场的计算问题。     

铸件三维温度场及热应力场数值计算及实验研究

铸造系统凝固过程温度场、热应力场数值计算正在推动铸造业的发展。对铸件三维温度场、热应力场有限元模型进行分析,建立了基于ANSYS软件的铸件三维温度场及热应力场分析程序,并对应力框进行模拟,计算结果与实测值吻合。表明用数值计算法分析铸件凝固过程的温度场、热应力场是行之有效的。     

有限元法计算模拟金刚石合成腔内的电学场

本文运用有限元法和专业有限元分析软件计算模拟出了金刚石合成腔内的电势、电场强度及电流密度。并对计算结果进行了后处理,绘制出了合成腔内各电学场的云图等高线,以及合成棒的对称轴线和母线上电流密度分布的二维曲线图。这些后处理结果定量而直观地描绘出了金刚石合成腔内电学场的分布规律：导电钢碗附近的电流密度最大;距离钢碗越远,腔体边缘的电流密度越小,电流逐渐由边缘向中心轴汇聚。最后,我们分析认为,这种不均匀的分布是由于导电钢碗的截面积过小造成的,同时这也将影响合成腔内温度场的分布。     

六面顶压机合成腔温度场的计算

文章通过一系列理论分析及数值运算，计算出合成腔温度场的分布。并表明合腔的温度场可以按照合成要求通过改变组装设计进行调整，在实验条件处，本研究采用限流圈调整合成腔的温度场，不但使温度场差由178℃降低为45℃，还使合成电流降低了10％。     

2219铝合金中厚板爬坡TIG焊熔池温度场三维数值模拟

为了研究2219铝合金中厚板爬坡TIG焊熔池热场特征,建立了中厚板TIG焊温度场模型,进行爬坡TIG焊熔池温度场三维数值模拟,以及不同焊接工艺参数对温度场的影响数值分析,同时通过焊缝形状尺寸的测定以及热电偶测温,对模型及温度场数值模拟结果进行验证。结果表明,受熔池重力影响,厚板爬坡姿态下熔池热场长度要大于平焊姿态;爬坡TIG焊温度场受焊接电流、焊接速度影响明显,焊接电流增加或者焊接速度降低,均会导致温度场最高温度上升,熔池宽度和长度增加;测量的实际焊缝尺寸与熔池温度场数据和数值计算结果相符度高,建立的模型及爬坡焊温度场三维数值计算准确。     

阳极焙烧炉火道数值模拟研究

根据阳极焙烧炉火道内的热工过程,建立了相应的数值仿真模型。运用Fluent软件对焙烧炉火道进行了数值模拟计算,研究了火道内的温度场、流场、浓度场的分布规律。计算结果表明,火道内的挡墙和挡砖对火道内的温度场、流场分布影响很大。     

柴油机电控柱塞泵的多物理场耦合分析

为精确预测在高压环境下柱塞腔内多物理场耦合作用对燃油喷射系统供油过程的影响,基于柱塞腔、柱塞副泄漏、燃油物理特性等模型建立热-流-固多物理场耦合模型。通过解耦计算和试验方法验证该模型具有较高的精度。数值分析结果表明：柱塞直径越大,残余容积越小,柱塞腔内燃油压力升高率越大;增大柱塞副初始密封长度、减小初始柱塞副间隙或者增加凸轮转速时,由于柱塞副泄漏量较少,对供油过程压力特性的影响较小;燃油初始温度越低,燃油的体积弹性模量和密度越大,导致柱塞腔内燃油压力升高率较快。     

基于ANSYS-FLUENT的高精密液体静压径向轴承动静态特性研究

以液体静压轴承为支撑的电主轴是高精密数控机床的一个最为关键的组成部件。静压轴承润滑油膜的压力分布、刚度和温度场的分布直接影响数控机床的加工精度。基于液体静压技术理论,对轴承的流量、静压腔压力和刚度进行数值计算。基于ANSYS-FLUENT联合仿真平台,以液体静压径向轴承的润滑油膜为研究对象,对其压力场、流场和温度场分布等进行了静态和瞬态的研究,仿真结果与数值计算结果取得了很好的一致性。分析表明,静压腔内的润滑油的压力和温度分布不会因为主轴的转速变化而发生明显的变化,而周向封油边和轴向封油边是压力和温度变化的敏感位置。     

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。     

多孔端面机械密封三种不同型腔微孔膜压数值模拟

为了对比球缺槽、圆台槽、圆柱槽激光加工多孔端面机械密封结构产生的动压效应强弱,运用UG建模软件分别建立3种不同型腔微孔的流体动力学分析模型,应用流体动力学求解工具Fluent对3种形式型腔微孔进行仿真。结果表明:在相同工况条件下,增大转速、提高介质黏度、在保证密封环非接触前提下减小密封间隙、深径比选择在0.07～0.1之间可以明显提高动压效应;圆柱槽微孔具有更大的动压效应,将圆柱槽作为激光加工多孔端面密封开槽形式是最佳选择。     

基于Fluent的液压密封流体膜压力精确化研究

针对液压密封,密封区域流体膜压力不等于密封压力而导致对油液泄漏量研究有误差和对密封圈密封性能的研究因素考虑不足的情况,从密封圈的密封机制出发研究流体膜压力。基于Fluent中的层流模型Laminar,建立密封圈受到油液压力时的流体膜模型,对密封圈在静密封和动密封2种密封形式下进行有限元分析,得出密封区域的精确压力分布。对比分析了泄漏量的理论计算结果以及用流体膜压力代替密封压力后的修正数值计算结果。结果表明:用流体膜压力代替密封压力计算得到的泄漏量更加准确,误差更小;流体膜压力受密封压力和活塞杆运动速度影响,泄漏量与密封件所受密封压力、活塞杆运动速度成正比,活塞杆运动速度对流体膜压力和泄漏量的影响更大。流体膜精确压力的获得为密封圈密封性能的研究提供了参考,为获得其准确的密封机制奠定了一定基础。     

在线布流调节影响铸嘴型腔熔体流场和温度场的研究

建立了在线布流调节时铸嘴型腔熔体非定常流动和传热数学模型，应用数值方法仿真分析了入口速度斜坡变化时铸嘴型腔流场、温度场、压力场的动态演化过程。结果表明，对型腔进行在线布流调节来改善铸嘴型腔流场、温度场是可行的。     

湿式换挡离合器活塞腔流场分布与计算方法研究

以湿式离合器活塞腔内流体运动为研究背景,通过简化活塞腔几何模型,采用FLUENT软件中k-ε模型和非稳态滑移网格求解方法,对湿式离合器接合过程中活塞腔内流场分布进行数值模拟,得到流场内速度、压力等分布情况。结果表明:对于恒定角速度的密闭空心旋转容器中流体的相对平衡问题,FLUENT软件可以很好地模拟流场的运动情况,仿真计算结果与理论分析比较吻合。计算结果对湿式离合器活塞腔压力分布规律的研究和离合器接合油压计算具有参考价值。     

激光熔覆熔池温度场及流场数值模拟研究进展

简述了激光熔覆熔池的受力,包括表面张力、黏性剪力、重力以及保护气压力等,并从组织生长和熔池流淌对熔覆层的形成机理作了简要分析。同时,对激光熔覆仿真模拟中采用的不同热源模型的能量分布规律和方程进行了归纳,包括表面高斯热源、表面环形热源、高斯体热源、椭圆球热源、组合体热源等。在此基础上,分类评述了近年来国内外激光熔覆熔池温度场及流场的数值模拟方面的研究进展,并分析了各种热源模型的优势及不足,总结了不同热源的适用环境及获得的温度场、流场分布规律。此外,对熔池自由液面的研究方法进行了总结,归纳了温度场流场数值模拟模型的验证方法。同时,针对激光熔覆熔池数值模拟研究存在的问题,分别从数值模型、边界条件等方面进行了归纳,最后对其未来的发展方向进行了展望。     

异形孔导流结构板翅换热器内部流体流动与传热特性

针对板翅换热器各层流道流体分布不均匀问题,提出一种新型异形孔导流增效结构。以流量均匀程度为设计目标,同时考虑换热器入口不同位置流动速度差异,通过采集关键控制点附近流体速度向量,设计一种变孔径的异形孔导流结构。采用计算流体力学方法分析异形孔导流结构板翅换热器内部流体流动与热量传递,同时对换热器流场与温度场进行数值模拟,得到流体流动与温度分布规律并与传统导流结构进行对比。结果表明：异形孔导流结构可在增加流体流动压降的同时提升换热器流体均匀分布程度,导致传热过程中的热压比增加;采用异形孔导流结构可以在一定程度上改善流体均匀分布程度,降低冲击作用,而对异形孔结构进行合理优化与布局可以更好地改善流体在换热器入口位置分布均匀程度,提升换热器的传热性能。     

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。     

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。