波浪管内部流动的三维数值模拟

为分析弯曲管道内部流体流动的阻力损失，分别对不同几何条件下的3种波浪管内部流动进行了数值模拟。通过流场三维数值模拟，详细分析了弯曲管道内部流动损失机理，说明由于曲率的急剧变化导致压力损失的显著增大。     

汽车盘式刹车机构的模态与热力耦合分析

汽车盘式刹车机构在刹车片与刹车盘表面接触摩擦制动时导致刹车片发生振动,当刹车片振动频率与材料固有频率接近时,易导致片体结构暗裂崩溃。不同材料的刹车片的固有频率、与刹车盘摩擦作用产生的温度场、热力场各不相同。通过对不同的材料参数下刹车片的模态分析研究,使用Abaqus对刹车机构做显式动力学热力耦合分析;对输出的刹车片固有频率和刹车盘节点温度、位移、热应力等结果值进行对比,数据显示在刹车制动过程中复合材料的刹车片在避免共振、提高制动性能方面均要优于半金属材料。综合分析求解的结果在提高刹车制动机构的安全性与制动效能上有较大参考价值。     

通风盘式制动器热抖动现象仿真分析

制动器是汽车制动系统的核心部件,以目前轿车上普遍采用的通风盘式制动器为例,应用非线性有限元软件Abaqus建立制动器摩擦接触的热—机耦合的有限元模型,模拟紧急制动时制动盘由于热力耦合引起的热抖动现象。仿真结果表明制动过程中温度场和应力场是相互耦合的,并且呈周期性波动,频率和制动盘的转动频率是一致的,制动过程中形成的一个时变的移动热载荷和对流换热的共同作用是温度场和应力场波动的主要原因。不均匀分布的热应力引起制动盘产生向盘毂内侧翘曲和厚度变化的热变形,并由此导致接触状态和接触压力发生变化,引起制动时的热抖动。     

货车车轮制动热疲劳数值仿真分析

热疲劳损伤是车轮的一种主要失效形式,建立了踏面制动的热-结构耦合瞬态非轴对称三维有限元模型及其相关的边界条件,模拟了拖曳制动工况和紧急制动工况的温度动态特性,对制动热负荷产生的热应力引起的热疲劳问题进行了数值模拟.     

盘式制动器热-结构耦合的数值建模与分析

在充分考虑移动热源且速度可变效应影响、盘与片摩擦界面间热流耦合的基础上,根据制动盘与摩擦片的实际几何尺哌寸,建立一个紧急制动工况下三维瞬态热-结构耦合的计算模型,运用大型有限元软件ANSYS中的非线性有限元多物理场方法,数值模拟盘式制动器的制动过程.揭示制动过程中制动盘瞬态温度场/应力场的分布规律,发现二者之间存在着耦合关系,二者随制动时间明显地呈现周期性变化,这些周期波动是由移动热源产生的热流冲击和对流换热影响的交替作用所引起的,且其变化周期随制动时间的延长而增大.并初步探讨制动盘产生径向裂纹的原因.     

基于热网络与数值仿真模拟的风电轴承瞬态温度分析

新疆达坂城风机齿轮箱的轴承温度超出限度是发生频率较高的故障之一，使用热网络法和数值仿真法分别计算轴承的温度变化并加以对比分析。热网络法首先计算风电齿轮箱轴承摩擦热量，分析轴承内部传热及其与外界换热行为，求解节点之间的热阻，然后根据能量守恒定律搭建瞬态温度方程组，形成风电齿轮箱输出轴轴承的热网络模型，最后利用Simulink求解各节点的温度变化。数值模拟法首先根据轴承尺寸建模，对模型离散化，然后根据实际运转情况确定轴承换热方式及换热量，最后计算各单元的温度变化，得到整体模型的温度变化情况。对比热网络法与数值模拟法，二者计算的轴承各节点温度误差很小，均适用于轴承温度的计算，但热网络法的计算速度远远高于数值模拟，并通过热网络法分析了不同工况下的轴承温度及其对轴承变形和接触应力的影响，结果表明：转速、径向载荷、环境温度提升均会引起轴承温度升高，温度升高会增大轴承的变形和接触应力。     

光滑质点流体动力学方法中数值断裂的防止

为解决光滑质点流体动力学方法数值模拟过程中出现的数值断裂问题,提出一种基于Delaunay三角剖分及其对偶形式最近点意义下的Voronoi图的粒子产生和消除技术,对产生数值断裂的区域重新布点。同时讨论此技术实施过程中伴随的质量、动量和能量守恒问题的解决办法。通过典型数值算例的模拟分析可以看出,粒子产生和消除技术可以有效地解决数值断裂问题。当考察程序的相对运行时间随模型粒子数目的变化时发现,只使用粒子产生技术时,由于粒子数目大量增加使程序运行时间急剧增加。而同时使用粒子产生和消除技术时,由于粒子数目基本不变,使程序运行时间只增加百分之十左右。当考察在整个程序的运行过程中模型总能量的变化时发现,使用文中提出的守恒问题解决办法,可以基本保证能量始终守恒。     

汽车制动系统的电子化技术

防抱死制动系统(ABS，Anti-Lock Brake System)可通过控制刹车油压的收放，来达到对车轮抱死的控制。当车轮制动时，安装在车轮上的传感器立即能感知车轮是否抱死，并将信号传给电脑，电脑会马上降低被抱死车轮的制动力，车轮又继续转动，转动到一定程度，电脑又施加制动，保证车轮既受到制动又不致抱     

蓄热式加热炉烧嘴砖热应力数值模拟

在蓄热式加热炉的实际生产过程中，通常会有烧嘴砖损坏情况。文中主要对影响蓄热式加热炉中烧嘴砖裂缝的形成机理的影响因素进行了分析，并利用了Workbench软件对蓄热式加热炉中烧嘴砖的裂缝进行了热场应力场的数值模拟。结果分析表明，烧嘴砖裂纹产生的主要原因是由加热炉炉内所形成的高温应力对烧嘴砖产生了高温热应力冲击作用及高温周期性循环引起的高温热应力变化，同时烧嘴砖裂纹发生的位置正好处于高温应力的最大变化处，而不是应力最大处。与实际情况比较后发现，数值模拟的结果基本接近一致，说明数值模拟的结果可以比较准确地反映出蓄热式加热炉中烧嘴砖产生裂纹的原因。     

列车制动盘试验测试与数值模拟的温度偏差分析

为准确获取制动过程中制动盘的温度来评价制动盘的寿命,针对动车组闸片与制动盘构成的摩擦副,采用1∶1列车制动试验台,分别采用红外热像仪和热电偶测试制动初速度为80～250 km/h条件下制动盘的温度;同时运用有限元软件ADINA,模拟制动过程中制动盘温度场的变化情况。结果表明:数值模拟结果与试验测试结果存在一定的偏差,其中红外热像仪所测盘面温度与模拟所得温度最为接近,两者的接近程度与制动过程有关,在制动中后期,2种方法所得盘面温度偏差变小;热电偶测得的盘面平均温度小于模拟计算温度,其偏差程度随制动压力和制动初速度的增大而增大;造成测试结果与数值模拟温度不一致的主要原因在于实际制动过程中存在摩擦副之间的压力分布不均匀问题。     

矿井提升机制动盘温度场与应力场的数值模拟

基于热传导理论和热弹性力学理论,对矿井提升机的制动过程进行了数值模拟。分析了制动过程中制动盘表面上边界条件的变化规律,并着重探讨了制动过程中制动盘表面对流换热系数的计算方法。在变物性的前提下,依据实际的几何尺寸,建立矿井提升机制动盘循环对称三维有限元模型,研究不同制动工况下制动盘的温度场和应力场分布。文中还对热应力的计算方法进行了探讨,并分析比较了各种方法的优劣性。研究结果表明:制动盘的温度应力分布与制动初始速度和加速度的大小密切相关。本研究为提升机提升速度和制动加速度的优化和高性能制动系统的设计开发提供了重要的参考依据。     

基于长大坡道持续制动的新型制动盘研究

随着我国中西部地区高速铁路的建设,由于长大坡道线路带来的问题日益凸显。在长大坡道行驶时如果电制动出现故障,将采用纯空气制动,长大坡道造成的持续制动会导致制动盘的热负荷急剧上升。由于散热的时效较慢从而导致制动盘温度过高,同时产生较大的温度梯度,从而导致制动盘热疲劳裂纹产生。为了解决长大坡道工况下制动盘的换热效率提升和降温问题,基于兰新线的长大坡道工况,通过设计新型的铝嵌钢结构制动盘,采用有限元分析软件对铝嵌钢结构制动盘和全钢制动盘进行仿真计算,得到温度场和热应力分布。结果表明,在长大坡道采用纯空气制动时,铝嵌钢制动盘可以在实现轻量化的同时明显降低制动盘面的温度和温度梯度,缓解长大坡道制动带来的制动盘热疲劳问题。     

边界效应对导弹头罩流场热环境数值仿真影响

针对边界效应对超声速导弹头罩热力环境数值仿真准确度产生影响的问题，采用流-热-固多场耦合分区求解方法，建立了导弹头罩数值仿真模型，对其流场与结构温度场进行数值模拟，实现导弹头罩流场热环境精确仿真计算和边界效应对导弹头罩热力环境数值仿真影响分析。结果表明：随着边界远离头罩驻点，温度场的边界效应逐渐减弱；边界距离头罩驻点的远近对压力场无影响；热环境分析时需要考虑边界效应，流场分析时可以忽略此效应；此研究对导弹头罩热力环境预示数值仿真计算具有指导意义。     

北京某建筑中庭冬夏季空调环境的数值模拟分析

对北京某工程建筑中庭的气流组织进行数值模拟分析。对该中庭冬、夏两季,在3种不同空调送风方案下的室内气流分布和热环境进行数值模拟,分析各层平均温度、中庭垂直温差,通过有效吹风温度评价室内热舒适度,确定最优方案,为工程设计提供参考。结果表明,均匀送风时,中庭垂直温差较大,部分楼层平均温度偏离设计值,热舒适度较差;改变首层和顶层送风量,或各层梯度变化送风量,可降低垂直温差,使各层热舒适度达到要求。     

列车制动闸片接触界面接触压力分布研究

以列车盘式制动器为研究对象,建立一个三维瞬态热-结构耦合模型,利用有限元软件ABAQUS非线性多物理场耦合方法,数值模拟了制动过程,发现制动闸片上的温度场和接触应力场在接触界面呈不均匀分布,并且在每个闸块上二者存在着相互耦合的关系,温度高的区域由于热变形大、接触面积小,导致接触压力较高。此外,接触压力在制动过程中的变化还与摩擦力、减速移动热源有关。     

CR200J动车组制动夹钳转轴螺栓断裂原因分析

随着CR200J动力集中动车组上线,既有线路客车迎来快速发展。制动夹钳杠杆螺栓是客车制动夹钳单元的一个转动连接件,也是夹钳单元中制造工艺复杂且加工难度较高的一个关键零件。为了提高车辆运行的安全水平,通过对动力集中动车制动夹钳转轴螺栓在安装过程中的受力分析、裂纹及裂纹断口的宏观和微观观察、机械干涉、成分能谱分析及有限元数值模拟分析,确定了螺栓开裂原因,并提出了改进措施。     

基于FLUENT和FEPG的高压气体淬火数值模拟软件开发

结合FEPG程序的VC＋＋转换工具，开发了基于FLUENT和FEPG的高压气体淬火过程数值模拟软件，并用其模拟金属淬火过程中流场、温度场，以及金属内部的热应力和热应变的变化。     

通风盘式制动器制动盘的寿命预测分析

制动器是汽车制动系统的核心部件,在实际制动过程中,制动盘会产生比机械应力大很多的热应力。制动盘承受的由压应力、拉应力及摩擦导致的热应力组成的交变载荷,它们的共同作用会使制动盘表面产生裂纹,当裂纹扩展到一定程度后．可能导致整个制动盘断裂失效。制动盘的疲劳试验难度较大且需要大量的时间,因此应用数值模拟方法进行仿真分析并预测其使用寿命是非常必要的。以某型通风盘式制动器为例,在应用非线性有限元方法对制动过程进行热一力耦合分析结果的基础上．根据Malison—Coffin公式预测制动盘的热疲劳寿命．并分析制动初速度和制动压力对制动盘使用寿命的影响。     

一种新型的防滑刹车系统——准滑移量控制的防滑刹车系统

大量的模拟试验研究及应用实践证明:准滑移量控制的防滑刹车系统是一种新型的飞机机轮防滑刹车控制系统,它对改善飞机制动效能,缩短滑跑距离,减少轮胎磨损及改善起落架受力状态,增加乘员舒适度等有明显效果。本文较详细叙述了准滑移量控制的防滑刹车系统的由来、工作原理及典型工作特性,分析了这种系统提高制动效能的机理。准滑移量控制的防滑刹车系统的来源机轮防滑刹车系统是飞机制动系统十分重要的一个分支。随着飞机速度的提高,防滑刹车系统对提高飞机制动效能和确保飞机着陆安全愈来愈显得重要。我国从六十年代初期着手     

三维热锻中动态再结晶过程的数值模拟及试验研究

开发的三维热耦合刚粘塑性有限元软件既可进行塑性变形和传热过程的耦合分析，又具有模拟热加工过程中和变形后内部组织变化并预测工件力学性能的功能，后者即所谓的”微观模拟技术”。应用该软件分析了三维热镦粗工艺的动态再结晶过程和再结晶的晶粒度分布。