VARTM和RTM工艺模拟仿真比较

本文采用数字式粘度仪对不同温度和促进剂含量下添加氢氧化铝(ATH)的不饱和聚酯树脂(UPR)的粘度进行测试,然后以获取的实验数据作为参数,对复合材料部件模型用RTM(Resin transfer molding)和VARTM(Vacuum assisted resin transfer molding)两种工艺进行模拟仿真。仿真结果表明,在相同的参数条件和灌注方案下,VARTM工艺的填充时间小于等于RTM工艺的填充时间。当注口大于出口时,VARTM和RTM的填充时间基本相同;当注口小于出口时,VARTM工艺的填充时间要少于RTM工艺的填充时间。     

VARTM制备苎麻复合材料的工艺参数正交试验研究

采用正交试验研究了导流介质种类、真空度、铺层方式、预处理方式等4种因素对苎麻复合材料拉伸强度的影响。结果表明:真空度和铺层方式对苎麻复合材料拉伸强度的影响最大。结合极差分析与二次统计法确定了本试验的最优方案为:导流介质2,真空度-0.085 MPa,铺层方式为交织,预处理方式为偶联剂。     

一典型结构复合材料零件的VARTM注射方式优化及实验

利用RTM-Worx模拟软件对一典型结构复合材料零件使用6种常用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)注射方式进行充填模拟,通过对模拟结果进行分析对比,选择了其中最合适的线注射方案,并对该线注射方案进行注射流道长度及双线注射流道位置优化设计,得到了该类零件的最优化VARTM注射方式并进行了实验验证,实验与充填模拟结果吻合较好,得出了如下结论:增长注射流道长度虽然可以增加树脂进入的瞬时体积流量,减少充填时间,但流道过长可能造成流到边缘的树脂往构件中心方向回流,容易形成气泡、干斑缺陷,影响制件质量;当构件宽度较大时,可以选用多线注射,且当采用n线注射时,注射流道可顺着构件长方向布于其宽方向i/2n(i=1,3,5,…,2n-1)位置处。     

玻璃纤维复合材料雷击破损仿真与试验

采用理论推导、仿真分析与试验验证相结合的方式,研究飞机复合材料夹芯板的雷击破损机理和破损状态,为飞机的防雷设计提供依据。通过建立热-电-力耦合物理场复合材料板的三维有限元模型,按结构和作用过程分步进行飞机复合材料雷击效果仿真分析,研究复合材料板遭到雷击后的破损机理以及可能出现的破损状态。通过冲击电流发生器进行模拟雷电试验,观察复合材料板的雷击效果,并与仿真结果相对比,验证了仿真办法的有效性和仿真结果的正确性。     

复合材料K/T型接头真空辅助成型工艺树脂流动研究

城市的现代化进程促进了大跨度结构的应用,用于结构间的连接接头需要具有良好的力学、耐疲劳和耐腐蚀性能。先进复合材料以优异的性能成为理想的接头材料,但高昂的制造成本限制了其应用。对基于真空辅助成型(VARTM)工艺制造K/T型接头时的树脂流动过程进行了研究,通过考察四种可能树脂注模方式所需注模时间及流动前锋的信息确定合理的工艺方式;并将模拟结果与相应试验结果对比分析,两者表现出良好的一致性。采用复合材料接头一体化制造模具制造出K/T型接头,并组装了典型复合材料桁架结构。试验结果表明,模拟所得注模方式可实现复合材料K/T型接头的低成本工艺制造,避免了由传统试错法确定注模方式带来的高成本。     

分裂步傅里叶法地震波场数值模拟

通过用分裂步傅里叶方法在频率波数域作波场延拓,实现了二维复杂地质模型的地震波场数值模拟,得到了合理的正演地震记录和偏移图像。结果表明该方法计算效率高,精度高,稳定性好,不受倾角限制,能适应速度纵横向任意变化,是一种比较好的地震波场模拟算法。     

农田地区输气管道土壤温度场特性研究

在埋地管道中,常温输送的天然气管道会影响农田地区土壤的温度场,从而改变农作物生长的土壤环境。为了研究农田地区土壤的温度特性,以某管道为例,根据该地段的土壤物性参数,采用Fluent非结构性有限容积法对农田段的温度场特性进行数值模拟研究。从管道是否敷设隔热层以及两种不同材质的隔热层对土壤温度场影响的两个角度对农田地区土壤温度场进行了数值模拟。结果表明:设置隔热层的埋地输气管道与不设置隔热层的输气管道相比对土壤温度场的影响变化明显;两种不同材质的隔热层对土壤温度场的影响相似。     

射流泵湍流场的数值模拟与实验研究

采用k-ε湍流模型和非等间距加密网格,对射流泵流场进行了数值模拟和分析,并对相应的流场进行了实验研究.结果表明,流场轴向速度剖面在扩散管段具有较好的自相似性,而在喉管段则不然;这种速度剖面变化的转折点与喉管的长度有关;流场的湍动能分别在喷嘴出口与扩散管入口处产生峰值,并且前者远大于后者,可见射流泵流场中,湍流主要发生在喉管入口处,湍动能的不平衡将导致额外的能量损失.本研究结果对工程应用有指导意义.     

玻璃纤维窑炉玻璃液流场数学模拟研究

玻璃纤维窑炉作为玻璃纤维生产最重要的热工设备之一,被称为玻璃纤维生产的心脏.为了实现玻璃液熔制的高效节能和玻璃液高质量的输出,需掌握窑炉中高温玻璃液的运动轨迹,对生产过程实现实时控制.通过对窑炉内玻璃液的流动状态进行模拟,可以在提高产品质量、节约能源、降低废物排放、提高单位产出率等方面得到优化.以年产8万t玻璃纤维窑炉玻璃液为研究对象,通过使用ANSYS软件对窑炉生产状态进行数值模拟,分析了模型中温度场分布、速度场分布和电功率场分布情况,同时计算了不同电助熔参数设置对窑炉内玻璃液温度场分布以及速度场分布的影响,结合生产实际提出了窑炉内部实际的玻璃液流动场优化情况.     

高压电场强化空气对流传热实验及其数值模拟

以空气为实验介质,对水平光管、横纹管、缩放管和螺旋槽管的强制对流传热进行了高压电场强化实验,研究了高压电场强化传热的一些基本规律。实验验证了当外加高压大于15 kV后,对强制对流传热有较好的综合传热效果,最大强化率达2.8,而阻力系数的增大倍数在1.5—1.9。并对横纹管进行了数值模拟,从场协同的角度研究了速度场与温度场夹角对传热膜系数的影响。结果表明,速度、温度梯度的大小,及两者夹角的余弦值均会影响传热效果,在三者的值都是最大的位置,其传热膜系数也最大。     

机械密封流体润滑稳定流动场的数值模拟

分析机械密封面间隙内流动的特性,利用有限元软件ANSYS 8.0对间隙中流体的稳态二维流动场进行了数值模拟,得到了间隙中液膜的压力分布及速度场分布云图,进而计算出泄漏量。     

PYRO-JET燃烧器冷模特性的数值模拟试验

采用 CFD(Calculation of Fluid Dynamics)三维湍流场数值摸拟软件研究 PYRO- JET燃烧器和传统三通道燃烧器的冷模湍流场 ,结果表明 :PYRO- JET燃烧器的卷吸率远大于传统的燃烧器 ,中心区回流率比传统的燃烧器低 ,外风速最佳操作值应控制在 30 0 m /s左右 ,且外风速度大小对回流量影响不明显     

沙坪场气田石炭系气藏数值模拟研究

沙坪场气田石炭系气藏上报探明储量382．54×10^8m^3,动态储量269．10×10^8m^3,完钻井17口,获气井15口,已生产井12口,出水气井2口（天东90井、月东1—1井）。气藏1998年3月投产,由于天东90井出水,存在特殊工艺如封堵天东90井下段产层的矛盾问题。本次运用数值模拟技术研究并建立适合该气藏地质和开采特征、特殊工艺等的三维模型,并对气藏储量、生产动态（如天东90井产水）、特殊工艺（如封堵天东90下段产层）等进行模拟研究,分析天东90和月东1—1井出水原因、外围水体大小及对气藏开发的影响、特殊工艺效果,提出气藏未来开发建议,指导气藏未来的开发。     

振动力场下圆管内聚合物熔体速度场的数值模拟

利用ANSYS-FLOTRAN有限元分析软件模拟了不同振动频率下圆管内不可压缩幂律流体非定常流动的速度场.结果表明:1)振动力场作用使熔体在入口附近出现速度突变,振动频率越高,突变越厉害,速度值越大,稳定时圆管的无量纲长度越大;2)熔体轴向速度在径向呈类抛物线分布,振动频率存在最佳值,大于或小于最佳振动频率,熔体轴向速度分布范围均会变宽,流动变得不稳定;3)出口处速度响应存在时间延迟和速度峰,随着振动频率的增加,速度峰值升高,稳定时熔体轴向响应速度波动范围变宽,波动平衡点速度值升高.     

浮渣分离卧螺离心机内的速度场研究

对一种分离轻质固体浮渣的卧螺离心机进行数值模拟研究,使用Pro-E软件建立三维模型,应用计算流体力学软件Fluent,基于Euler多相流模型,采用RNG k-ε湍流模型既多重参考系(MRF)方法,模拟分析了这种卧螺离心机内的速度场。模拟结果表明,浮渣的轴向速度大都为正值,少量为负值,在转鼓锥段内的轴向速度变化比较明显,在径向的梯度也比较大;浮渣的径向速度在进料、出口与溢流口处变化比较明显,且大都为负;液体以及浮渣的周向速度变化较大,尤其是在进料管以及转鼓壁附近。     

导向叶片对导叶式旋流器内流场的影响

借助Fluent软件,采用雷诺应力模型对导叶式水力旋流器进行了数值模拟,得到了内部流场的轴向速度、切相速度和径向速度的分布规律,对比不同结构参数的导向叶片对旋流器内速度场的影响。通过分析,导叶式旋流器的叶片有最适宜的角度,它可减小湍流脉动,增加旋流器分离的稳定性。     

圆环挡板振荡流反应器浓度场的数值模拟

采用有限体积元方法对五腔室圆环挡板振荡流反应器(OFR)的三维浓度场进行了数值模拟研究,考察了腔室中心注入模式下的示踪剂浓度场的分布形态及其在不同振荡条件下的演化情况.研究表明,示踪剂在OFR中运动是由振荡流反应器中主体流动与漩涡构成的二次流动对腔室中心区域的交替控制促成的.定义一个腔室中的浓度方差C作为判断混合效率的依据,结果表明,C值是腔室内混合和腔室间混合共同作用的结果.参数表征的混合效率说明振荡雷诺数越大,混合效率越高.统计分析结果表明,基于长程对流混合和短程湍流扩散双模式传递模式的二项指数衰减曲线方程能够较好地描述踪剂浓度分布方差值随时间的变化.     

旋流片强化传热的数值模拟和场协同分析

基于壳程周期性单元流道模型;采用数值模拟方法分析了一种新型的传热强化元件——旋流片作为管间支撑物的湍流流动与传热特性。数值模拟采用重整化（RNG）κ ε双方程湍流模型;SIMPLEC算法进行压力和速度的耦合;壁面处理采用强化壁面处理法。分析了单元流道横截面流场和湍流强度的周期性变化;以及截面上流场和温度场的协同关系。比较了截面平均Nusselt数和平均协同角的对应变化趋势。结果表明;旋流片使流体在管束间做三维螺旋运动;破坏了流体流动的连续性和稳定性;增强湍流强度从而强化传热;同时改变了管束间流体的速度场与温度场分布;旋流片强化传热的根本机理是改善了两场的协同关系。     

急冷器内错流射流场的数值模拟

根据急冷器的结构特点,建立了急冷器的物理模型和数学模型。采用RNGk-ε湍流模型和VOF多相流模型,并采用SIMPLE算法进行数值模拟。通过对模拟结果的分析,为裂解气急冷系统的最佳工况确定了初始参数。     

玻璃纤维复合材料砂石冲击数值模拟与试验研究

本文总结以往砂石撞击的文献资料,得到砂石撞击时的速度和能量等参数。进行了砂石撞击复合材料平板的试验,并且建立了玻璃纤维复合材料平板砂石撞击的LS-DYNA有限元计算模型,将砂石撞击试验的结果与LS-DYNA有限元仿真计算的结果进行对比,使计算中的复合材料行为与试验中的行为相同。通过对砂石模型的编程处理,使计算中砂石的行为与砂石在撞击中的行为相一致。通过这种方法,得到了采用LS-DYNA软件计算砂石撞击时复合材料平板及砂石的准确参数及相关接触参数。在今后砂石撞击雷达罩的计算中,将复合材料平板的模型替换为雷达罩模型,即可形成准确的雷达罩与砂石撞击的有限元模型,再采用LS-DYNA进行雷达罩与砂石撞击的计算,便可得到可靠的仿真计算结果。