基于流固耦合的叶片动力特性分析

在考虑耦合流场与旋转预应力条件下,建立了对应的叶片流固耦合系统的动力特性方程.采用ANSYS与FLUENT对整体叶片的耦合模态进行了计算,并利用实验获得气流压力脉动数据,对叶片振动进行了瞬态分析.结果表明:在旋转预应力与耦合流场压力作用下,叶片模态频率约有9Hz的上升,模态振型的最大位移位置点转移,振动方向改变,前三阶相对振幅分别从29.128,19.400,44.566下降到28.945,19.285,44.562;叶片最大变形和加速度位于前缘的上端,最大应力点集中在叶片根部一侧.     

基于流固耦合模型的隧道施工数值分析

地铁隧道施工将不可避免地扰动岩土体,破坏原有地下水渗流场与应力场的平衡状态,从而引起地表沉降和变形,影响地面建筑物的安全和地下管线的正常使用,这些问题都涉及地下水的问题.从地下水与岩土体耦合共同作用角度来分析和研究隧道施工引起的地面沉降问题,运用FLAC3D有限差分程序进行数值模拟,并把数值模拟的结果与工程实测曲线进行比较.     

基于流固耦合的离心风机蜗壳结构分析及优化

为了使风机运行更加平稳,提高通信基站的节能效果,需要对离心风机蜗壳进行结构优化.使用ANSYS Workbench协同仿真平台进行了考虑内部流场和蜗壳振动相互作用的双向流固耦合数值计算,模拟了离心风机蜗壳在受到风机气流非定常压力下的动力响应.在蜗壳初始设计模型的前盖面使用加强筋固定,加厚蜗舌部分.研究结果表明,优化后的蜗壳总变形和等效应力都有明显减少,优化结构解决了蜗壳在蜗舌处应力集中的现象,同时有效地改善了风机前盖面和出口处的振动.     

基于流固耦合的骨架膜结构优化

为了实现骨架膜结构的优化设计,基于ANSYS平台考虑了膜结构在风荷载作用下的结构变形对建筑表面风压分布的影响,采用双向流固弱耦合的方法对某低矮类膜建筑在不同风向角下的定常风场特性与其围护骨架膜结构的风致结构受力进行了研究,并以此为依据采用响应面法对骨架膜结构中各杆件的截面尺寸进行了优化.结果表明：仿真所得建筑表面风压分布与同类模型风压实测数据、风洞试验数据以及国家相应规范吻合较好;不同风向角下骨架膜结构的受力状态不同,其中90°风向为该结构的最不利工况;采用响应面法得到了该骨架膜结构中各杆件的截面尺寸对结构受力的影响关系,并将该结构整体质量降低了14.73%.     

考虑流固耦合的矩形渡槽动力分析

针对大型矩形渡槽的动力分析问题,建立流固耦合(FSI)系统的位移-压力(ui,p)有限元格式,固体域以位移为自由度,流体域以压力为自由度,给出流固耦合系统的动力特性方程;并基于FSI的(ui,p)格式建立槽体-水体-槽墩-基础-地基系统的力学计算模型,采用模态分析法和拟静力法分别求解6种水深(空槽、1/4水深、半槽水深、3/4水深、设计水深、满槽水深)下渡槽的动力特性和动力响应.计算结果表明,基于FSI系统的(ui,p)格式,考虑了槽体与水体的相互作用,提高了计算精度,同时也得出不同水深下渡槽结构动力特性和动力响应的变化规律.     

流固耦合的空腔声压响应有限元分析

根据空腔声学的离散方程式，讨论了三维空腔的各种边界条件及其处理方法，运用流固耦合的空腔声压广义有限元方程，进行了实例计算，为空腔结构和振源分布的优化提供了依据。     

土石坝渗流的流固耦合方法计算分析

采用有限元流固耦合方法对土石坝的非饱和渗流问题进行计算和分析,设定有限元模型的合理边界条件,计算了均质土石坝和非均质黏土心墙坝的渗流参数,得到了土石坝的渗透流量,绘制了孔隙水压力等值线图和浸润线。从计算结果可知,该方法对于黏土心墙坝适用性良好,计算结果准确。     

基于流固耦合分析的干式变压器温度场数值分析

壁面空气对流换热分析是影响环氧浇注干式变压器温度场数值模拟准确与否的主要因素。为了模拟对流换热过程,摆脱气道参数对变压器温升计算结果的影响,从空气质量、动量、能量守恒方程出发,建立干式变压器流固耦合场数值模型,采用有限差分法对温度场进行了计算,并与实验结果进行了比较,模拟结果与实验吻合较好。考虑空气流场的流固耦合模型能准确分析干式变压器工作中的温升问题,可分析变压器内部温度分布规律及影响温度分布的因素,指导变压器优化设计。     

流固耦合作用下控制阀的稳压分析与设计

研究钢厂废煤气流场作用下大型压力控制阀的稳压问题,分析了影响压力稳定的结构因素,利用Pro/E建立了控制阀的几何模型,采用CFX进行流场计算,ANSYS进行结构计算,并利用两者间的数据交互平台传递流场压力载荷和结构位移数据,实现了流固耦合数值仿真计算。计算结果表明,阀芯结构及开度是影响压降的重要因素,且外接管与控制阀通径之比越大时阀前阀后压降越小。研究结果为控制阀结构的优化设计和测试分析提供了重要依据。     

基于流固耦合的磁流变减振器特性分析

针对磁流变减振器示功特性出现畸形的问题,首先采用Hypermesh软件建立磁流变减振器的液体模型和固体模型,将模型导入ADIAN液固耦合软件并建立流固耦合模型,并通过减振器台架示功特性试验验证了流固耦合模型的正确性;采用该流固耦合模型分析了不同速度、不同磁场及不同氮气压力下的内部速度分布和压力分布,通过对不同氮气室压力的减振器内部压力场仿真,合理选择了磁流变减振器内的氮气压力,避免了减振器示功特性出现畸形。这一磁流变减振器特性分析方法为避免磁流变减振器示功特性出现畸形提供了理论依据。     

结构撞水的流固耦合动力分析

结构的撞水是流固耦合相互作用的瞬态过程.本文采用有限元法,就三维楔形体结构对带自由表面流场的撞水过程进行了数值模拟.楔形体结构简化为V型折板,流场和结构分别采用欧拉网格与拉格朗日网格,进行流固耦合动力分析的迭代求解.在此基础上开展参数化研究,探讨了撞水速度、板厚、斜倾角以及材料参数对撞水过程的影响.分析的结果与有关文献的实验结果比较吻合,为撞水结构的强度分析与设计提供了参考.     

离心搅拌机叶片流固耦合应力场分析

用 ANSYS-CFX 流体分析软件将流体分析与结构分析进行耦合,对离心搅拌机叶片在高转速工况下的应力 场进行分析,得到流体载荷在叶片内部产生的等效应力分布图及整体叶片耦合后的最大形变量和工作应力场。 最终通过分析应力场结果得到了离心搅拌机合适的工作转速,为工业生产提供参考建议。     

坝体—库水相互作用的流固耦合分析

采用Ansys中的声学流体单元模拟库水,进行了某重力坝与库水的流固耦合分析。考虑了库底吸收系数对坝库耦合系统动力响应的影响,计算结果表明：库底吸收性显著降低了动水压力,吸收系数越大,效果越明显;位移反应也有所减小。比较了Ansys与Adina的计算结果及效率,结果表明：两者的计算结果基本一致,Adina的计算效率高于Ansys,但Ansys的前后处理较Adina高效。     

基于流固耦合FEM的液压悬置关键参数提取

发动机液压悬置(HEM)系统是指动力总成与车架之间的弹性连接系统.为了获取HEM集总参数(LP)模型中的等效活塞面积和解耦膜等效刚度系数,本文以FAW某型号HEM为研究对象,应用有限元计算软件COMSOL MULTIPHYSICS和流固耦合移动网格方法,建立了橡胶主簧与液室(模型1)、解耦膜与上液室(模型2)的流固耦合模型.计算了模型在骨架位移边界条件(模型1)、上液室压强条件(模型2)相应液室的体积,结果显示液体体积与位移、液体体积与压强呈线性关系,这与线性假设一致,最后计算得出所需参数.流固耦合FEM,可以较精确的提取LP模型中的参数,减少采用实验法或者简化模型方法提取参数的误差,降低试验成本.     

基于流固耦合理论的土石坝稳定性分析

基于多孔介质的渗流特性和土的非线性本构关系,研究了渗流场与应力场的耦合效应;根据弹性力学和渗流理论建立流固耦合数学模型及有限元格式;利用大型有限元分析软件ABAQUS对燕山水库土石坝建立非线性耦合模型,并对其进行流固耦合分析,计算结果表明:坝体中渗流与应力的相互作用是不可忽视的,考虑耦合作佣将对土石坝的稳定性产生不利影响.     

基于CT成像的冠状动脉搭桥血管的流固耦合分析

针对冠状动脉旁路再狭窄重建个性化血管模型,通过计算流体力学方法研究血管几何模型和弹性血管壁对血流动力学特性变化导致的冠脉搭桥血管再狭窄的影响.根据冠状动脉搭桥手术患者的原始CT数据,导入到MIMICS软件中构造出冠状动脉移植血管的三维表面模型,并生成血管壁NURBS曲面模型,进而建立血管壁/血液耦合模型,采用有限元方法在ANSYS Mechanical和CFX两个模块的基础上,通过专用的流固耦合算法实现弹性血管壁和血液的双向耦合计算,在给定脉冲压条件下模拟出弹性管壁和刚性壁面的壁剪应力分布和变形情况,并且进行比较.研究结果表明:个性化模型的最大壁面剪应力和位移要高于CAD简化模型,而且2模型中最大位移发生的位置也完全不同;流固耦合模型的最大壁面剪应力和位移均低于刚性血管壁模型.计算结果可为临床上冠脉再狭窄的诊断提供更加合理的数据参考.     

可压缩射流冲击板结构的流固耦合动力学分析

为了获得可压缩射流冲击下板结构的流固耦合动力学特性,在双渐近法的基础上,针对射流问题的特殊性,将射流冲击问题的边界条件引入到双渐近方法的计算中,形成了种新的适合于工程计算的数值方法.通过研究发现,冲击过程中,板的中心处会产生很大的冲击压力,并探明影响此压力的因素主要有冲击水柱含气量、板的材料、水柱横截面积、水柱头部形状和水柱速度.     

螺旋离心泵的双向流固耦合分析

基于Reynolds时均化N-S方程、标准k-ε两方程湍流模型, 以及结构响应的弹性体结构动力学方程, 采用多重坐标系法, 对螺旋离心泵清水介质时的内流场和结构动力学进行双向流固耦合全三维数值计算, 将计算结果与非流固耦合计算流场进行对比, 分析流固耦合作用对泵外特性及不同叶轮位置泵内压力场和速度场的影响。结果表明:采用双向流固耦合模式的扬程和效率预测值更接近试验值; 在小流量下流固耦合作用对外特性的影响较大, 而在大流量下对外特性影响较小; 流固耦合作用对压力场和速度场的影响主要集中在蜗壳扩散段, 对蜗壳其他部位和叶片影响较小; 在两种计算模式下蜗壳中截面压力分布出现明显差别, 并在叶片出口正对隔舌时压力分布出现突变。       

基于流固耦合的大风区接触网正馈线舞动机制分析

为进一步明确挡风墙尾流影响下接触网正馈线的舞动机制,以兰新高铁接触网正馈线为研究对象,基于空气动力学理论,建立了接触网正馈线风致振动响应的分析模型。采用流固耦合方法对不同固有频率比和自由度的二维接触网正馈线模型进行了时程分析。研究结果表明:频率比和自由度对接触网正馈线的舞动幅值存在较大的影响。频率比越小,接触网正馈线的振幅受风速影响越大,接触网正馈线发生舞动时的风速范围更广。垂直单自由度系统中接触网正馈线的舞动幅值大于垂直-水平两自由度系统中接触网正馈线的舞动幅值,表明接触网正馈线的水平振动对垂直振动存在一定限制作用。当接触网正馈线在挡风墙尾流影响下发生振动时,正馈线的风攻角不断发生变化。迎风角较大时,正馈线垂直方向气动力幅值增大,更易引起正馈线垂直方向的大幅舞动,并将接触网正馈线的舞动模式归属为无覆冰条件下的Den Hartog舞动。研究结果进一步明确了大风区段无覆冰条件下接触网正馈线的舞动机制,为接触网正馈线舞动的防治提供一定的理论支撑。     

冠脉支架虚拟植入过程的流固耦合动力学模型

考虑了弯曲冠脉和血管支架的变形对腔内血流动力学特性的影响,构建了扩张冠脉-剪切细化血液流体的顺序流固耦合动力学模型.研究了血管支架连接筋几何结构(S型和N型)和血管狭窄率(24％、40％、50％)对血流动力学特性的影响,分析了血管支架介入引起的血管等效应力和血流脉动作用下的壁面剪切应力,进而评价了血管斑块的生物力学损伤...