整体叶盘对涡轮叶盘间传热强化的数值研究

通过对两种不同叶盘连接结构的涡轮级进行气热耦合数值模拟,一是整体叶盘连接结构,二是榫接叶盘连接结构,研究了整体叶盘与榫接叶盘在叶片和轮盘之间传热效果方面的差异。对主流通道的流场、温度场、压力场,以及转子叶片、涡轮盘的温度分布进行分析,验证了数值模拟的合理性。在此基础上,对比分析了两种结构下涡轮转子叶片和涡轮盘的整体温度分布。结果表明:与常规榫接结构相比,整体叶盘结构中叶片温度下降,且主要集中在叶根处,降温幅度约为10~20K,涡轮盘温度有明显提高;在相同的工作条件下,整体叶盘在显著简化结构的同时,热应力显著增加,因此适用于短寿命的弹用发动机。     

车用涡轮增压器压气机叶轮多载荷应力分析

以某型增压器压气机叶轮为研究对象,在叶轮气动数值计算的基础上,考虑温度载荷的影响,采用单向流固耦合的方法,分别对离心压气机在近阻塞工况点、最高效率点和近喘振工况点下的叶轮应力进行分析,讨论气动载荷和温度载荷对压气机叶轮应力的影响.建立涡轮增压器压气机叶轮流固耦合计算方法,分析得到不同工作工况时叶轮应力分布情况和离心压气机叶轮最大等效应力发生的位置及其强度的大小,为进一步叶轮结构优化提供依据.     

基于粒子法的柔性气缸导弹弹射数值仿真

为进一步提高冷发射装备的可控性、隐蔽性、可重复性和轻量化等作战能力,对一种柔性气缸导弹弹射方式和弹射系统的工作机理进行研究.以粒子法为主要计算方法,对柔性气缸内部的气体射流进行数值计算,结合有限元方法,仿真计算柔性气缸流固耦合工作过程.通过柔性气缸导弹弹射系统实验结果与数值仿真结果的数据对比,验证数值计算方法的正确性与...     

基于引信MEMS射流发电机的流固耦合分析

为了探索弹丸飞行时MEMS射流发电机气道中压电振子在气流作用下的运动情况,对发电机的流场和压电结构部分的流固耦合问题进行了理论分析与数值模拟,采用有限元法,利用ANSYS Workbench和CFX及ANSYS FLOTRAN相结合的算法实现流体分析和结构分析的单向流固耦合计算和双向流固耦合计算,并对两种流固耦合方法进行了分析和比较,最后得出在高速气流驱动下固体结构的变形相对较大,导致流场的边界形貌发生了相对较大的改变,宜采用双向流固耦合的办法进行仿真分析。     

近水面水下爆炸对结构冲击的数值模拟

采用AUTODYN数值计算软件,对彭托利特炸药近水面爆炸时对圆柱壳体的冲击加载过程进行了数值模拟。计算时,在炸药及其附近水域建立足够细密的二维Euler网格模型,以捕捉初始冲击波的高频特征;并将计算结果映射到三维流固耦合模型中继续计算,较好地解决了计算精度和计算耗时之间的矛盾;同时选择了合理的材料模型参数和网格单元类型。数值计算结果与实验吻合较好。计算方法对结构抗冲击数值模拟具有一定的参考意义。     

大长径比杆条在空气中飞行情况的数值模拟研究

利用典型的流—固耦合算法,对大长径比(L/D≥30)杆条在空气中飞行的情况进行三维数值模拟研究,计算了不同尺寸杆条的速度衰减系数和等效应力分布,并将数值模拟结果与试验结果进行了比较,为离散杆式战斗部设计和研究提供参考。     

大功率液力变矩器叶轮强度有限元分析

为解决履带车辆大功率液力变矩器在高转速工况下的叶轮强度问题,基于单向流固耦合(FSI)理论,建立了液力变矩器叶轮强度分析模型.采用全局守恒插值算法,实现了流场网格节点上的流体压力载荷到结构网格节点的插值传递.结合惯性离心载荷,采用静力学分析的方法,对某型液力变矩器叶轮,进行了2种载荷共同作用下的有限元强度分析,得到了其...     

水下爆炸近场压力特性及其与结构的流固耦合作用

鱼雷等水中兵器的水下近场爆炸是航母舷侧防护结构遭受的主要攻击。水下爆炸近场载荷与结构产生复杂的流固耦合作用,强非线性耦合作用下的流场载荷特性及其对结构的毁伤机理等问题仍有待于进一步认识,可靠的试验及数值模拟手段还很缺泛。基于LS-DYNA的ALE方法,建立水下爆炸流场与结构流固耦合作用的有限元计算模型,计算了近场流固耦合作用的全物理过程,以及冲击波、空化闭合脉冲、气泡脉动及水射流等载荷的时空特性。与试验结果对比,验证了计算模型具有较好的计算精度。     

基于流固耦合的复合结构炮口制退器强度分析

为减小炮口制退器质量并能耐烧蚀,设计一种复合结构的炮口制退器。分别采用炮钢和钛合金材料组成炮口制退器的内、外层结构。以带炮口制退器的炮口流场的瞬态动载荷为计算条件,利用单向流固耦合方法对复合结构炮口制退器进行强度分析。分析结果表明：复合结构炮口制退器可满足强度要求,且质量明显小于全炮钢炮口制退器,可为提高炮口制退器的性能提供一种新的设计思路。     

基于单向流固耦合技术潜射导弹出筒载荷研究

为研究潜射导弹出筒过程中受载特性,基于单向流固耦合技术建立了导弹发射动力学数学模型,分析了两种艇速条件下导弹出筒过程中所受到的截面弯矩载荷.通过和缩比试验测试结果对比,表明仿真结果具有可信性.计算结果表明,导弹受载危险截面集中在弹身中部偏后的位置,且艇速对导弹受载和初始偏转角有重要影响.文中建模方法和计算结果对潜射导弹结构总体设计具有指导意义.     

变海拔环境下离心压气机叶轮多场应力响应

针对车用涡轮增压器离心压气机叶轮在变海拔环境下可能出现的静强度失效问题,开展了叶轮在变海拔环境下多场载荷及应力响应的变化规律研究。采用单向稳态流体与固体耦合的方法,计算了叶轮在气动载荷、热载荷以及离心载荷作用下的单场应力以及多场耦合应力。结果表明：在真实流量、真实转速不变,仅根据海拔高度不同改变进气压力与进气温度时,叶轮进口流动角随着海拔升高而增加,导致高海拔环境下长叶片前缘静压差较大,最大气动应力从长叶片尾缘转移到前缘,叶轮的热载荷、热应力以及最大多场耦合应力随海拔升高而减小;在增压发动机工况不变时,随着海拔的升高,叶轮气动应力与热应力的绝对变化较小,压气机转速上升带来较大的离心应力增幅,进而导致耦合应力的增加。     

箱体结构动强度的流固耦合有限元分析

针对某型车辆综合传动变速箱箱体,进行了流固耦合数学表达式的推导,并建立了箱体与箱体内油液的流固耦合有限元模型。首先分析了油液高度对箱体模态的影响;其次分析了其所受的动载荷,并进行了有限元的数值仿真计算,应用第四强度理论对箱体的强度进行了分析;最后根据计算结果,对该箱体结构进行了有针对性的加筋强化并对强化后的箱体振动再进行计算。仿真计算结果表明：进行加筋处理后的箱体结构振动幅值和应力均能得到有效抑制。     

涡轮叶片材料非线性应力数值分析

针对涡轮转子叶片建立了离心拉伸的数值分析模型.基于ANSYS软件的静力分析功能,利用有限元分析方法研究了涡轮转子叶片高速旋转时离心力所引起的拉伸变形,模拟了转子叶片高速旋转时应力场的分布情况.同时对涡轮叶片力学模拟中的应力值偏大问题从材料非线性角度进行了分析和探讨,在此基础上结合整个涡轮叶片的实际工作状况对其模拟结果进行了定性分析,验证了其分析方法的可行性,为实际涡轮叶片设计优化提供了理论依据.     

基于有限元法的方向机传动齿轮接触应力数值仿真

针对方向机传动齿轮接触应力问题,构建一种基于ABAQUS软件的方向机传动机构的模型。以某自行高炮方向机为例分析其有限元模型,通过施加边界约束和载荷,得到方向机传动齿轮接触应力及变形,采用有限元法对传动齿轮的变形和接触应力进行了数值仿真,并与赫兹理论估算的传动齿轮接触应力进行比较。仿真结果证明:该方法有效,有限元方法与赫兹接触理论的计算结果基本一致,2种方法计算结果相差分别为5.19%和1.64%。     

圆柱形预制破片爆炸驱动仿真研究

为获得更精确的预制破片初速计算模型及破片变形与内衬层破裂半径对初速的影响规律,进行一种圆柱形预制破片爆炸驱动仿真研究。通过分析预制破片战斗部的爆炸驱动过程,建立考虑内衬层破裂半径及破片变形量的预制破片理论初速计算模型,利用非线性动力学分析软件AUTODYN,采用Johnson-Cook本构模型和流固耦合算法,对圆柱形预制破片的爆炸驱动进行了仿真研究。仿真结果表明：随着内衬层厚度的增加,内衬层破裂半径增大,圆柱形预制破片的变形量减少。钢制破片及修正后的钨合金破片的理论初速与仿真结果吻合较好,验证了计算模型的正确性。该研究结果对预制破片战斗部的设计具有一定的参考意义。     

基于流体-固体耦合的液压滑阀开启过程仿真分析与优化

为改善液压滑阀开启过程中阀芯的工作性能,基于流体-固体耦合理论和动网格技术,建立滑阀开启过程三维流体-固体耦合数值分析模型,对阀芯在驱动力、弹簧力及液动力作用下的动作过程进行了模拟分析。针对阀芯受力分析结果,改进滑阀内部流道结构;以改进后阀芯槽口和凸台的4个结构参数为优化对象,利用最小二乘拟合和反向传播神经网络构建最大冯米塞斯应力与液动力峰值的目标函数,借助遗传算法确定了槽口和凸台的4个结构参数最优值。研究结果表明：优化后阀芯所受液动力和最大冯米塞斯应力的峰值分别减小了16.3%和22.0%;优化设计阀芯的结构参数可明显提高滑阀开启性能。     

聚能装药作用下夹层玻璃的破坏研究

为了研究夹层玻璃在聚能装药作用下的破坏效应,借助ANSYS LS-DYNA仿真模拟软件,采用Lagrange和ALE流固耦合方法对夹层玻璃进行了数值仿真研究。玻璃材料采用JH-2模型,并施加最大主应力失效准则。结果表明:不同冲击能量作用下夹层玻璃失效破坏和四周裂纹扩展存在着一定的规律,玻璃失效破坏的长度、速度、加速度等参数随着冲击能量增加呈现增长趋势;在裂纹扩展方面,冲击能量不同时玻璃的裂纹起裂时刻与内能减少时刻基本相同,裂纹产生条数和裂纹密度都随着冲击能量的增加而增大。     

导弹垂直发射系统压力室结构完整性分析

为了准确预示压力室在发射状态下的结构完整性,对导弹垂直发射系统中的压力室进行结构完整性分析.介绍导弹垂直发射系统,利用数值计算的方法对导弹燃气射流流场进行仿真模拟,将得到的压强分布导入ANSYS结构分析软件得出计算结果,并从应力、应变、形变3个方面对压力室结构进行力学分析.仿真结果表明:压力室在承受8次发射工况后仍具有良好的结构完整性,压力室的应力和形变主要集中在导流板顶端.该仿真结果可为压力室寿命评估工作提供参考.