基于大涡模拟的离心风机流固耦合分析

以某型号离心风机为研究对象,针对风机叶轮在旋转时的耦合振动问题,采用大涡模拟的方法,对风机的内部流场规律进行数值分析,并与采用RNGκ-ε模型的分析结果对比.利用大涡模拟的数值分析结果对风机叶轮进行单向流固耦合分析.结果表明:大涡模拟得到的分析结果更加精确,更能表现出风机内部的真实流动情况;在流场方面,叶片表面的压力会...     

混流风机整机数值模拟及流固耦合分析（英文）

为了改进叶型设计方法、提升SWF型号风机的通风效率,运用数值模拟的方法,并结合fluent软件分析了该混流式风机整机的内部流场状态,获得了风机内部压力场和速度场等有价值的信息,再运用流固耦合的原理,借助Ansys workbench平台将所得到的风机流场内部的表压添加到风机固体模型上,得出了风机运行时的应力和位移结果。最后通过改变流速,得到了多组不一样的全压和效率值,利用Matlab软件可以拟合出风机的效率曲线。结果表明:应力从叶根位置到叶顶位置逐渐减小,叶根位置的应力值为最大值;位移从叶根位置到叶顶位置逐渐变大,最大的位移值出现在叶顶位置。同时得出了风机的运行工况在流速为6-8时的效率最高。     

液力缓速器双向流固耦合研究

基于双向流固耦合技术(FSI),采用非稳态模型,获得叶片结构变形对流场分布的影响,流场压力和惯性离心力作用下的叶片变形和等效应力。叶片变形主要是由于介质对叶片的作用力而非惯性离心力的作用。变形作用改变叶片的压力梯度,从而改变边界层流动,促进边界层分离,增加流动过程中的涡黏度。叶片的粗糙度可以促使边界层从层流转为湍流,抑制边界层分离。文中揭示液力缓速器能量耗时的主要过程。为提高扭矩和轻量化设计中带来的叶片强度问题,提供设计和校核的理论支持。     

流固耦合力学的数值研究方法的发展及软件应用概述

流固耦合力学是多种工程领域研究的重要课题。本文对流固耦合力学数值研究方法发展过程进行了概述,阐述了各发展阶段使用的三类数值研究方法,并简单介绍了常见的计算流固耦合商业软件,最后对流固耦合力学的发展趋势进行了展望。     

基于流固耦合的螺旋桨性能数值对比分析

为研究不同流固耦合方法对螺旋桨水动力及强度的影响。首先建立螺旋桨模型,对模型进行前处理,在Workbench平台中分别采用单向与双向流固耦合方法,对某型螺旋桨在不同进速下敞水性能、表面压力分布、等效应力和变形进行计算分析与比较,得到敞水性能对比曲线、不同截面处压力分布对比曲线以及应力和变形随桨叶半径变化的对比曲线。结果表明:在低进速系数下,双向流固耦合计算的敞水性能结果精确度高于单向流固耦合,随着进速系数增加,两种方法的计算值差距越来越小;单向流固耦合所得到的压力峰值高于双向流固耦合,但是采用双向流固耦合所得到的压力分布更均匀;单向流固耦合所得应力与变形峰值高于双向流固耦合,随着进速系数的增大,两种流固耦合方法计算值偏差有增大的趋势。     

复杂摘棉气力输送系统流固耦合数值建模与流场分析

针对复杂的摘棉过程进行分析同时对气力输送系统进行数值建模。采用Fluent软件中的滑移网格与UDF来控制采棉装置中各个部分的运动并实现运动过程中的流场分析,通过网格的动态变化来模拟内部的流场变化。结果表明:运动到2.5 s、不同的出口速度时,吸力输棉装置的入口速度对采棉装置内部流场的影响较大,需要合理控制吸力输棉装置速度才能输送籽棉;同时在满足籽棉气力输送条件时出口速度最小为25 m/s时,采棉装置内部的速度和压力云图分布较为均匀;在输棉区域中,气流方向与脱棉刷方向相同的时候速度更大,有利于籽棉的输送。采棉装置数值建模和流场分析方法能够为之后的设计与优化提供参考。     

风力发电机叶片的流固耦合分析

应用流固耦合方法对750kW水平轴风力发电机叶片在特定风场下进行数值模拟仿真。根据选定的K-ε湍流模型,并将风作为黏性不可压缩流体来处理,计算出流固耦合作用下叶片的应变分布情况。对结果进行分析,得出风力发电机叶片的受力分布形态和规律,为进一步的疲劳寿命、断裂分析和风机叶片的结构优化设计提供依据和参考。     

镁合金板材轧辊流体传热液固耦合传热模型的建立及数值模拟

针对目前镁合金板材轧制过程轧辊温度控制方式简易,精度差,易造成板材的板形、板厚及裂纹等缺陷,本文采用流体循环流动传热的方式对轧辊进行温度控制,且使用fluent软件对二者间的流固耦合传热过程进行了数值模拟,并进行了实验验证,给出了其传热过程中轧辊温度场的趋势和规律。结果表明：该方法加热轧辊时,其表面温度分布较均匀,边部与中间的温差最大为6℃,且流体温度与速度对其影响较小;在不同的流体温度和流体速度下,轧辊表面温度均呈速率减小的趋势上升,流体温度升高及速度增大时,轧辊温升变快,且流体温度对轧辊温升的影响大于流体速度对其的影响;得出了在不同加热条件下,轧辊表面的温度值与时间的关系式;对轧辊停止加热后到轧辊表面开始温降有一段延续期,流体的温度越高,延长时间越长;轧辊温升阶段的模拟结果与实验结果相比,流体温度升高,其误差变大,轧辊温度升高,误差也变大,两者间最大误差为16.16%,总体结果较吻合,表明该模型可以正确表示流体加热轧辊的传热过程。     

风机主轴锻件圆角成形工艺数值模拟研究

通过有限元软件FORGE模拟风机主轴圆角成形过程,得到了成形过程中等效应力、等效应变、温度场的分布图,从而为以后的工艺改进提供合理的科学依据。     

风机机壳扩径旋压过程的数值模拟

采用双辊夹持扩旋成形新工艺来加工风机机壳零件,利用ABAQUS软件建立了风机机壳双辊夹持扩径旋压成形过程的三维有限元模型,并利用该模型进行了风机机壳扩径旋压成形过程的数值模拟。获得了成形过程中等效应力、应变及壁厚的分布,并对旋辊进给率对成形件应力应变及壁厚差的影响规律进行了研究。结果表明,等效应力、应变随着旋辊进给率的增大而减小,而最大壁厚差随着旋辊进给率的增大而增大。最后综合考虑得到旋辊进给率的建议取值为0.16 rad.r-1。     

GTAW耦合模型数值模拟研究进展

计算机技术的发展使焊接数值模拟技术成为人们研究电弧-熔池行为最重要的方式之一.在钨电极惰性气体保护焊(GTAW)仿真模拟过程中,为了准确描述电弧-熔池行为,需要构建相互耦合的数值模型.对模型中涉及的电弧物理特性进行了阐述,并将GTAW耦合模型总结为阴极-电弧耦合、阴极-电弧-熔池全耦合两种类型.综述了每种类型的优缺点,...     

高压油泵在流固耦合作用下的结构强度分析

高压油泵结构紧凑、工作压力高,在高压下仍可保持较高的效率,对其结构强度进行分析十分重要。以某柴油机高压单体泵为研究对象,采用Hypermesh有限元软件做前处理建立有限元模型,利用Fluent软件对油泵泵油阶段的流体有限元模型进行流体分析,得到过程中的油压分布。然后利用Abaqus软件将最大油压时刻的油压分布通过插值映射到油泵的结构有限元模型中对相关部件进行强度分析,得到各部件应力分布情况。通过这种耦合的方法来进行高压油泵的结构强度分析,对于以后高压油泵的设计及优化提供更好的指导及参考。     

铸轧熔池内三维流场与温度场耦合数值模拟

建立了双辊式薄带钢铸轧过程的三维流场与温度场耦合数学模型，研究了工艺参数对铸轧过程的影响。结果表明：较低的过热度可以在薄带的整个厚度方向上得到较为均匀的组织，但是过热度太低则易使金属冷凝在浇注系统中，不利于夹杂物上浮；铸轧速度在v≤vc的一定范围内可使凝固终点正好在辊缝吻合点以上2～8mm范围内。通过该模型的研究，可为控制带钢铸轧过程打下理论基础。     

纯铝双辊铸轧成型过程流固耦合分析

纯铝双辊铸轧过程中辊速、换热系数和浇注温度分别影响着温度场以及铸轧变形区应力和应变的分布,利用有限元方法对其进行了流固耦合分析.通过实验验证了该模型的准确性,并确定了合理的铝板铸轧工艺.研究表明,随着辊速增大,出口温度升高,导致板内最大等效应力降低;随着轧辊与轧板间换热系数的增大,出口温度降低,导致板内最大等效应力升高...     

基于流固耦合的脱硫搅拌器振动特性分析

针对由流体引发的脱硫搅拌器振动问题,以常规三叶搅拌器为研究对象,采用基于单向流固耦合的模态分析方法,对流体作用下的搅拌器进行模态分析。通过分析搅拌器在流体作用下的应力和变形情况,对搅拌器最大等效应力部位进行谐响应分析。结果表明：铁水罐内最大流速位于搅拌头附近区域流体,最大速度为1.2 m/s;最小流速位于铁水罐内罐壁附近区域流体,最小速度为0.1 m/s;流固耦合作用下搅拌器最大等效应力出现在搅拌轴和搅拌叶片连接处,数值为 2 299.6 Pa;当激励频率为1阶和3阶固有频率时,搅拌头的振动响应分别达到峰值;当激励频率为260 Hz时, y、z方向的位移峰值分别达到0.001 6、0.000 3 mm;当激励频率为1 800 Hz时, y、z方向的位移峰值分别达到0.006 3 、0.002 2 mm。     

焊接多物理场耦合数值模拟的研究进展与发展动向

现代焊接工艺涉及力、热、电、磁、光、声等一切可以利用的能源及其与被焊材料的相互作用,本质上是传热、冶金、力学等多学科、多物理场强耦合的复杂过程.深入了解和掌握焊接工艺涉及到的复杂多物理场耦合及其相互作用机制,对于实现焊接加工过程的优质、高效、低耗与清洁,具有重要意义.本文论述了焊接热过程与熔池－小孔动态行为、焊接应力与变形、接头组织与性能等领域数值分析与预测技术的关键理论基础与技术方法.重点介绍了激光－熔化极电弧复合热源焊接、受控脉冲等离子弧焊和搅拌摩擦焊工艺过程数值分析的最新成果.在此基础上展示焊接多物理场耦合数值模拟领域的研究进展与发展动向.     

某型飞机液压系统流固耦合仿真与脉动应力分析

液压系统的压力脉动和管道振动是目前国内外亟待解决的难题,传统的脉动应力控制手段耗时耗力,笔者通过流固耦合14阶方程模型,编制了飞机液压系统仿真程序,对某型号飞机进行了液压系统脉动应力初步的模拟计算,经与试验结果比对,初步验证了其可行性,为复杂管系的设计及强度分析提供了一种数字模拟手段.     

基于流固耦合的供水管道的振动特性分析

铁路桥梁是列车运行线路的重要基础结构,列车在经过线路时会产生较大的振动,下穿铁路桥梁的供水管道会因为列车的经过而发生共振并造成管道破裂和腐蚀等恶劣后果.为此,基于流固耦合的分析方法,采用RNGκ-ε的湍流模型,分析管道的速度和压力分布;对比管道在自由状态下和单向流固耦合作用下的固有频率和振型.结果表明:管道内的水流速度...     

异形坯连铸过程流场与温度场耦合三维数值模拟

建立了异形坯内流体流动与凝固传热的三维耦合模型，充分考虑了对流换热对凝固过程的影响，分析了铸坯与钢液之间的相互作用，并对不同工艺条件下的温度场进行了比较，运用此模型可预报铸坯的温度场，坯壳厚度及液芯长度等，便于现场调整工艺参数。