高压节流阀节流特征及流固耦合失效分析

以川东北地区高压裂缝性气藏开发钻井现场普遍使用的楔形节流阀为例,分析开度与节流面积、节流压降、流体速度的关系,并依据伯努利方程建立节流压降与开度、流体密度、进口流量的数学模型,采用workbench流固耦合数值模拟方法,对所述条件下的节流阀内部流场和阀芯应力分布对比分析。结果表明,楔形节流阀节流能力随开度的增大迅速减小,随流体密度、进口流量的增大而增大,在一定开度下,由于阀腔内流体的高速流动,阀芯变径台阶面与轴销连接孔位置处出现应力集中,同时阀芯节流面附近有明显漩涡产生,引起阀芯振动,容易导致断裂失效;当开度较小时,节流效果显著,含固相颗粒的流体容易造成节流阀堵塞,且高速流体对阀座冲刷引起刺漏,该分析结果与现场节流阀失效情况十分吻合。     

涡旋压缩机单向流固耦合方法与涡旋齿变形分析

提出一种涡旋压缩机气体流场对固体边界受力变形影响的单向流固耦合计算方法,建立了考虑泄漏间隙的带有齿头修正的渐变啮合间隙变壁厚的涡旋压缩机三维几何模型,采用LES湍流模型对其工作过程进行模拟从而得到流场分布,其压力分布沿Z方向不均匀,压差在涡旋型线展角492°处最大。将压力场载荷直接加载到固体边界上,得到任意工作状态下的涡旋齿受力和变形规律,分析了流场变化对固体边界涡旋齿受力、变形的影响。得到了涡旋齿的受力和变形规律,沿涡旋齿型线展角500°处变形最大与压力差分布相符。该压力载荷加载方式更加连续,更接近于实际工作状态,计算结果更为准确。     

离心泵叶轮流固耦合分析

基于流固耦合原理对离心泵叶轮进行结构分析,采用多物理场协同仿真平台ANSYS Workbench,基于单向流固耦合技术对离心泵叶轮结构进行了仿真计算,获得了离心泵叶轮在不同工况下的等效应力及变形情况,分析了叶轮最大等效应力和最大总变形随流量的变化情况。结果表明,各工况下叶轮应力分布不均且存在局部应力集中;叶轮变形的总位移随半径的增大不断变大,并在叶轮边缘达到最大值。叶轮最大等效应力随流量的增加不断减小,在0.4倍设计流量工况下最大为10.581MPa;叶轮最大总变形随流量的增加先减小后增大,在设计流量工况下最小为0.0028669mm。计算结果对离心泵叶轮的结构优化设计提供了数值依据。     

基于workbench平台的涡旋压缩机涡旋齿瞬态流固耦合分析

在workbench平台下提出一种涡旋压缩机流场气体力对涡旋齿边界受力变形影响的瞬态流固耦合计算方法,建立了涡旋压缩机三维流场模型,采用RNG k-ε湍流模型对其工作过程进行模拟从而得到流场分布,流场压力分布沿齿高方向不均匀,曲轴转角90°时涡旋齿内外侧压差在齿头处最大.将流场边界压力载荷加载到涡旋齿边界上,得到任意曲...     

机械设备流固耦合动力分析有效方法

提出流固耦合动力分析的新方法。该法通过结构动力学的有限元求解方程和Ｎｅｗｍａｒｋ法,导出了新的迭代公式。流场的动压力使弹性体的动态变为载荷非线性问题;同时,固体位移场的变形作用使流场成为可变域流场。这些问题都可用本不得以解决。文中给出算例和工程应用实例。数值解结果表明,该法收敛速度快,效率高,克服了耦合问题的求解困难。     

基于ANSYS Workbench的螺旋槽干气密封流固耦合分析

采用Solid Works软件建立螺旋槽干气密封的动环和气膜的三维模型,用ANSYS Workbench对模型进行单向流固耦合分析,得到动环密封端面的应力和应变分布情况,并研究动环转速和介质气体压力对动环密封端面应力和应变的影响。结果表明,动环密封端面应力和应变主要集中在螺旋槽区域,在螺旋槽根部出现应力和应变的最大值,体现出螺旋槽干气密封很好的动压效应;动环转速和介质气体压力对动环密封端面应力和应变均有较大影响,并且动环密封端面最大应力、最小应力及最大应变和最小应变均随着动环转速和介质气体压力的增大而增加。     

机械设备流固耦合动力分析的有效方法

提出流固耦合动力分析的新方法。该法通过结构动力学的有限元求解方程和Newmark法,导出了新的迭代公式。流场的动压力使弹性体的动态特性变为载荷非线性问题;同时,固体位移场的变形作用使流场成为可变域流场。这些问题都可用本法得以解决。文中给出算例和工程应用实例。数值解结果表明,该法收敛速度快,效率高,克服了耦合问题的求解困难。     

调速型液力偶合器叶片流固耦合分析

液力偶合器叶片流固耦合分析的目的在于研究液力偶合器叶片变形与流场间相互作用的规律,为液力偶合器叶片设计提供依据。以CFD技术模拟调速型液力偶合器内部流体的流动,分析液力偶合器叶片表面的压力分布;应用有限元方法,计算出液力偶合器叶片的应力分布与位移,对叶片与流体的耦合过程进行数值模拟。分析结果表明,叶片变形导致的压力增大是叶片断裂的主要原因,最大限度地减小叶片变形是提高液力偶合器使用寿命的有效途径。     

履带起重机拉管结构流固耦合数值分析

拉管结构是履带起重机的关键连接部件,随着其吨位、作业高度的不断增加,拉管长度也不断增加,体现出细长、轻柔的特点,使风载荷成为拉管结构设计中必须考虑的关键因素。文中以履带起重机拉管结构为主要研究对象,应用Ansys Workbench中的Transient Structural和Fluent模块对拉管结构进行双向流固耦合数值模拟。根据数值计算结果,分析拉管结构周围流场分布和风载荷响应,为履带起重机拉管系统的工程设计与计算提供参考。     

蝶阀流固耦合计算与分析

利用ANSYS软件计算和分析了蝶阀的流场及其结构,给出了蝶板的受力集中区域,并作了相应改进和优化设计。     

双螺杆转子结构特性流固耦合数值模拟

以双螺杆转子为研究对象,依据流固耦合理论,通过求解捏合机内部流体和双螺杆转子固体耦合方程,研究不同工况下的流体压力和扭矩对双螺杆转子应力和变形的影响规律。分析计算结果表明:螺杆转子的变形和应力主要是不同工况下的扭矩、流体压力载荷及耦合场作用引起的;螺杆间隙对捏合机的生产效率和质量有很大影响,阴阳螺杆转子最大变形量是设计最佳螺杆间隙的关键因素;一定功率下,转子的最大变形量和最大应力值分别与转子扭矩、流体压力的大小正相关;一定转速下,转子的最大变形量和最大应力值与捏合机功率正相关。研究结果为新型双螺杆捏合机的合理设计与性能预测提供了理论依据。     

基于SolidWorks流固耦合对闸阀阀体结构分析和优化

对闸阀阀体结构强度进行分析,使用SolidWorws三维软件生成闸阀阀体的三维模型,运用Simulation模块直接对阀体进行结构分析,得出阀体的受力状态;再利用流固耦合的方法对阀体进行结构分析,分别对两种方法进行优化分析。结果表明,流固耦合方法的最大应力更小,优化裕量更大。     

基于ADINA的轴流泵叶轮流固耦合分析

采用了SIMPLEC算法、RNG k-ε湍流方程对轴流泵叶轮进行流固耦合分析,得到不同工况下叶轮内部应力与应变,流体流速分布情况。结果发现,叶轮的最大应变和应力均发生在叶片和轮毂连接的部位,并随着扬程的增大而减小;叶片的最大变形发生在末端;叶片背面发生明显的回流。     

涡轮增压器叶轮流固耦合模态分析

为了研究流固耦合场对涡轮增压器叶轮模态参数的影响,采用基于湍流模型理论建立了涡轮增压器压气机的流场模型.并进行了流场网格划分和边界条件的加载.通过计算获得了流场内部的流速、压力分布,把流场压力分布加载到叶轮固体表面上,并计算考虑流固耦合场的叶轮模态.计算结果表明,流固耦合场主要影响叶轮结构的模态固有频率,对模态振型的影响较小.     

基于Workbench整体叶轮流固耦合强度分析

作为许多动力机械的核心部件的叶轮,其强度及可靠性的问题日渐突出。叶轮工作时,流体力和高速旋转时的离心力为其主要载荷。基于Workbench软件对整体叶轮的内部流场和工作压力分布进行数值模拟;使用ANSYS CFX进行复杂几何形状叶轮的流体动力分析,得到了整体叶轮的流场和工作压力场及流体载荷在叶轮内部产生的等效应力分布图,并耦合了旋转离心载荷等,研究了在高压工况情况下,叶轮的载荷组成和流固耦合下的叶轮强度。     

节流阀小开度下空化特性的数值分析

基于计算流体动力学方法,数值研究了节流阀开度变化对节流阀内压力场、速度场及空化区域的影响。结果表明:随着开度的减小,下游槽(尤其是节流口处)流体的流速会迅速增大,空化区域逐步增大且空蚀程度逐渐加深,但当开度很小即节流阀阀口接近于闭合时,空化程度反而减弱,且空化区域向节流口移动。此外,阀内压力较大的区域位于上流道,压力较小的区域位于下流道,随着开度的减小,阀内的低压区逐步向阀口处转移。     

核容器流固耦合分析

利用有限元分析软件ANSYS/LS_DYNA分析计算核容器在地震载荷作用下容器内液体对壳体的冲击过程,得出了此过程中核容器的应力极限值及其对应的作用位置。     

内燃机冷却风扇流固耦合分析

随着内燃机动办性能和转速的不断提高,冷却散热问题越来越受到重视,因而对冷却风扇的研究有重要意义.高速旋转的冷却风扇,叶片受风力反作用后的变形对风扇的性能有很大的影响.利用商业软件SC/Tetra和ANSYS,把流场计算得到的叶片表面压力映射到结构分析中去,考虑流场与结构的相互作用,以流固耦合理论来分析叶片变形前后冷却风扇性能的改变.     

水工闸门流固耦合自振特性数值分析

以某工程平板闸门的动力学问题为背景,考虑流固耦合效应对闸门结构自振特性的影响,应用ANSYS软件对闸门的自振特性进行了分析计算,取得了流体对结构自振特性的影响规律:闸门自振频率随门前水体的增加而减少,最大频率下降率达45%.此外,还探讨了流固耦合液相长度的取值范围,当液相长度取闸门高度的10倍时各阶固有频率已趋稳定,可以满足计算精度的要求,为闸门流固耦合振动特性研究提供了依据.     

基于ANSYS大流量管路流固耦合振动分析

该文对液压系统管路流固耦合进行研究,建立大流量液压管路和流固耦合的数学模型。应用ANSYS软件研究不同条件(管路支撑间距、管路厚度)对管路特性的影响。分析结果表明:在其他条件不变的情况下,随着两支撑间距的增加,管路固有频率呈先增大后减小的趋势;随着管路厚度的增加,管路刚度增强,其固有频率也逐渐增大。在此基础上以超大型三轴试验仪为例,根据实际情况建立其大流量回油管路模型,探讨其振动问题。最后,应用以上研究结论提出不同的解决方案,通过仿真分析确定所选方案的参数,其研究成果可为其它管路系统的设计提供参考。