基于流固耦合传热的制动盘瞬态温度场研究

针对通风盘式制动器在制动时空气与制动盘之间的流动与传热耦合问题,建立了空气与制动盘三维流固耦合模型,参照《乘用车制动器性能要求及台架试验方法》设置速度、热流密度等边界条件,利用CFD软件的流固耦合计算功能对建立的耦合模型进行瞬态传热数值计算,得到了耦合系统的温度场。数值计算所得制动盘温度值与制动器惯量实验台测得温度值之间的误差在合理范围内,证明流固耦合数值计算法可以较准确地分析通风盘式制动器制动过程中的温度场,为评价通风式制动盘的风冷性能提供依据。同时提出通风式制动盘通风肋板优化方案,经计算,优化后的制动盘在循环制动工况下最高温度降低了16℃。     

基于流固耦合柴油机气缸盖温度场的分析

随着柴油机性能的不断强化,气缸盖的传热与热负荷成为一个非常重要的研究方向。首先利用Pro/E软件建立了柴油机气缸盖的几何模型,并对其进行了必要的简化处理;然后利用Hypermesh8.0对气缸盖进行网格划分,利用流固耦合的方法得到三维热边界条件;最后通过ABAQUS软件对柴油机整个冷却系统进行一维冷却计算分析,得出气缸盖火力面的温度场云图。     

考虑新能源接入与流固耦合的直线电机温度场分析

为解决潜油直线电机流固边界散热系数难以处理的问题,该文结合实际工况,以潜油直线电机为对象,采用流固耦合边界条件求解电机的三维稳态温度场,在此基础上考虑潜油直线电机特殊结构和新能源接入特性,建立了包括电机定子、转子、导油管、单向阀、机壳以及流动原油在内的整体三维模型以及光伏储能出力模型,研究了不同条件下的电机温度分布情况,得到了电机整体温度分布云图,分析了不同条件和光伏、储能出力特性对潜油直线电机的影响,仿真验证了流固耦合模型以及考虑新能源接入特性的合理性和可行性。     

流固耦合在涡轮叶片瞬态传热仿真中的应用

为真实模拟超高速转子的工作性能,必须对涡轮叶片进行流体-热-结构耦合分析。将有限元软件中提供的流固耦合仿真技术应用到涡轮叶片瞬态传热计算中,利用ANSYS CFX建立了涡轮叶片与高温燃气的流固耦合传热模型,该模型既包括了固体与固体之间的接触传热,也包括了流体与固体之间的耦合传热。以某涡轮转子为例进行了流-固-热耦合分析仿真计算,获得叶片的瞬态温度场分布和热应力。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定性分析,验证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,有助于叶片加工工艺方法的改进。     

液压支架立柱的流固耦合分析

采用直接耦合法对液压支架立柱的活柱部分进行了静力学的流固耦合分析,并对比了没有流体时立柱的受力状况,直观地显示了流固耦合对立柱的影响。     

基于流固耦合传热的宽幅铝箔热封辊轴温度场研究与应用

针对热封辊轴在工作过程中空气与辊轴和加热管间的流固耦合问题,在Star CCM+中建立三维参数化仿真模型。根据试验数据设置运行速度、材料、导热系数、进出口界面等边界条件,采用k-ε湍流模型进行稳态传热数值计算,得到耦合系统的温度场。在此基础上,结合加热管分段数和螺距等因素设计了4组改型方案,并进行温度场仿真分析。结果显示：第二组方案的热封辊轴温度两端高中间低,可以部分抵消辊轴整体热胀;实物综合循环试验跟踪记录结果表明该方案满足新机器在实际使用中的要求。     

基于流固耦合的电子泵密封性分析

对不同温度工况下的电泵流体域进行流体仿真,确定油温对泄漏量的影响。应用流固耦合(FSI)分析的方法,对极限工况下电子泵壳体与端盖间结合面压进行仿真计算。将仿真结果用于电子泵密封性的评价。分析结果表明:电子泵壳体与端盖结合面密封性不足,存在泄露泄漏风险。针对密封性不足区域的设计提出改进意见,以减少电子泵工作泄漏量,提高工作效率。     

基于流固耦合传热的摩托车发动机冷却水套优化设计

建立了摩托车发动机缸体与水套流固耦合传热仿真模型,进行了流体与固体之间的共轭传热仿真。结果表明,水套对缸体的散热效果基本满足散热要求;但缸体缸套区域水套内的冷却水流速分布较差,存在比较大范围的漩涡和流动死区,导致缸套局部过热,周向温差过大,为此对分水孔进行了优化设计,基本消除了流动死区,显著提高了水套冷却效能,缸体主要区域的温度显著减低,缸套局部过热也得到很大缓解。     

基于流固耦合的液压支架力学仿真研究

液压支架的一系列动作是通过乳化液驱动液压缸来完成的,但是液压支架的研发很少考虑乳化液的影响,有必要采用流固耦合方法对液压支架进行分析。以ZY6000/25/50型液压支架为例,基于Pro/E建模软件建立三维虚拟模型。采用单向流固耦合方法对立柱在冲击载荷下进行有限元分析。通过有限元接触仿真获得了液压支架整体机的应力和位移云图,进而得到最大应力及最大位移的位置。研究结果表明:液压支架整机的最大应力为843.79MPa,且最大应力出现在顶梁主筋板处。该研究结果为液压支架的设计与分析奠定了理论基础。     

通过流固耦合加热的轧辊温度场分析

针对目前镁合金板材轧制过程轧辊温度控制方式精度差,易造成板材的板形、板厚及裂纹等缺陷,采用流体循环流动传热的方式对轧辊进行温度控制,建立轧辊、流体传热过程的流固耦合模型,基于FLUENT软件对二者间的流固耦合传热过程进行数值模拟及试验验证。结果表明：用该方法加热轧辊时,辊身表面温度呈线性分布,边部与中间的温差范围为3～7℃,轧辊有效轧制区间占轧辊总长85%～100%左右,且流体温度与速度对其影响较小;在不同流体温度和流速下,轧辊表面温度均呈速率减小的趋势上升,流体温度升高及流速增大时,轧辊温升速率增大;得出在不同加热条件下,轧辊表面平均温度T与加热时间t的关系式;轧辊表面平均温度的试验与模拟值的最大相对误差为6.29%。该模型可正确预测轧辊表面的平均温度,作为镁合金板材轧制模型的一部分,利于轧制过程中轧辊的“等温”控制,实现“镁合金板材的等温轧制”控制。     

基于ANSYS的飞机液压管路系统流固耦合分析

液压管路系统中存在结构和流体之间的耦合振动,因此,在研究管路的动态特性时需要考虑到流体对管路结构动态特性的影响。对液压管路系统的流固耦合特性做了分析研究,并应用有限元分析软件ANSYS对某一机型中一部分管路进行流固耦合仿真分析,分析了流固耦合作用对导管结构动态特性的影响,分析计算结果对优化管路系统和维护管路系统运行有一定的指导意义。     

基于流固耦合的长行程液压油缸强度仿真分析

以某型长行程液压油缸作为研究对象,应用流固耦合(FSI)的方法,对缸筒和活塞杆进行强度、刚度计算.在液压油缸设计工况下,首先通过采用有限体积法计算缸筒内部液压油的流场,获得液压油对缸筒筒壁的作用力;再通过有限元法,以缸筒内部流场的计算结果作为边界条件,同时添加工作阻力,对整个液压油缸进行了强度及刚度校核.通过获得缸筒和...     

基于热阻网络和流固耦合的永磁力矩电机温度场研究

为研究永磁力矩电机的温度场,考虑电机各部件比热容、导热系数、动力黏度、流体边界条件、对流换热系数的影响,建立永磁力矩电机的热阻网络模型和流固耦合模型,对永磁力矩电机进行瞬态温度场仿真分析。将基于两种模型所得的热计算结果进行对比,并建立样机温升试验平台开展温度试验。试验结果表明,两种模型的温度变化趋势与试验结果接近,偏差在5%以内,由此验证两种模型的精确度与正确性,为永磁力矩电机的温度场研究提供了方法。     

牵引电机冷却系统流固耦合传热分析

牵引电机功率大、损耗大、散热空间小,保证其良好的冷却散热性能是车辆安全运行的重要保障。建立牵引电机冷却系统流固耦合传热仿真模型,结合牵引电机冷却水道评价指标,分析冷却系统流体场与固体场相互耦合的传热过程,分析冷却系统流场对电机内部温度场的影响,研究冷却液、电机损耗、入口温度、水道宽度等对温度场的影响。结果可知:冷却液流量的增大可以有效降低电机温升,电机绕组损耗对电机温升的影响远大于电机定子损耗对电机温升的影响;水道宽度在18mm时冷却结果最优。搭建牵引电机温升试验平台,分析电机损耗、电机内温度、冷却系统的温度等,获得冷却系统对牵引电机温升的影响规律,并与模拟值进行对比,从而验证了仿真模拟的准确性,分析结果可以作为设计参考的依据。     

300MWe级核电站主泵流固耦合传热研究

反应堆冷却剂泵的流动、传热问题涉及计算流体力学和固体传热有限元学,流、固传热系统在交界面处边界条件的确定是一个重点。利用分区求解、边界耦合的方法将流体和固体作为一个整体研究,在交界面上先假定一个初始温度,再进行迭代计算。通过对计算结果进行分析,从而得到主泵实体及流体的温度分布与流体流动状态有密切关系,叶片温度受流动状态影响较大,轮毂处相对较小,叶轮叶片表面高温区类似涡状。为研究主泵流场、温度场和应力场的三场耦合问题,提供了依据。     

基于流固耦合的余热排出泵转子模态分析

核电用余热排出泵的可靠性至关重要。通过ANSYS的FSI功能对余热排出泵进行流固耦合分析,得到流体对固体的流固耦合作用力;应用ANSYS中的模态分析功能对余热排出泵转子无预应力下的模态以及流固耦合作用力和旋转离心力作用下的模态进行了对比分析。结果表明:流固耦合载荷力对转子固有频率的影响大于旋转离心力;在同时考虑流固耦合力和旋转离心力条件下,余热排出泵转子固有频率介于只考虑旋转离心力和只考虑流固耦合力的固有频率之间,且除第3阶外均小于无预应力下的固有频率。其中,第2阶模态的固有频率与无预应力相比更接近于激振频率。在预应力作用下,振幅有所上升。     

基于流固耦合的液环泵转子动力学特性分析

为了分析液环泵内非稳态气液两相流引起的转子结构响应特性,基于数值模拟与试验测试相结合的方法,对液环泵转子部件进行流固耦合应力应变分析,分析了叶轮不同叶片的应力及变形量分布特征、旋转角引起的非稳态特性、转子部件的模态特性。结果表明：当叶片尖部与壳体内壁距离最小时,其最大等效应力为最大值,随着旋转角的增大,叶片的最大等效应力先减小后增大,叶片的最大变形量随着转角与最大等效应力的变化趋势完全一致,当α=0°,Q_m=0.05 kg/s时,叶片最大变形量与最大等效应力分别为1.381 mm、180.96 MPa;叶轮沿圆周方向18枚叶片上的最大应力分布各不相同,且随着叶轮旋转角的逐渐增大,叶片的最大变形量整体上先减小后增大;叶片上的变形量分布沿径向由轮毂到叶尖近似呈线性逐渐增大,应力沿径向方向先急剧增加后缓慢减少,且在0.1r2位置处达到最大值。研究结果可为液环泵的优化设计提供参考。     

液压颤振器的流固耦合振动研究

介绍了一种液压颤振器的结构和工作原理,采用ANSYS Workbench、CFX和AMESim联合仿真,对颤振器流固耦合振动进行了CFD数值模拟,分析了颤振过程中的耦合场。实验研究发现,单作用颤振液压缸的流固耦合振动与双作用液压缸颤振结果有较大区别。     

基于CFD的液压锥阀开启过程流固耦合分析

液压锥阀广泛应用于液压系统的流量、方向控制当中,其开启过程的性能尤为重要。基于动网格技术和流固耦合理论,建立了液压锥阀开启过程的三维流固耦合数值模型,基于该模型对液压锥阀在弹簧力及流体力作用下的开启过程进行了仿真。得到了液压锥阀阀芯的运动情况,对比了阀芯稳态位移仿真值和理论值,仿真值与理论值较吻合;在此基础上,得到了液压锥阀开启过程瞬时的流场、阀芯应力分布规律,并分析了阀芯所受应力集中区域应力数值随时间的变化情况,为液压锥阀的设计及优化提供了依据。     

膜片式液压微位移放大机构的双向流固耦合分析

压电陶瓷材料具有优良的力学性能和动态特性,但根据其逆压电效应研发的驱动器输出位移小,大多仅为微米级,因此需设计相应的微位移放大机构以放大驱动器的位移输出。根据先前提出的膜片式液压微位移放大机构,进行了理论模型的推导,并运用ANSYS Workbench软件对其进行双向流固耦合分析。将仿真结果和实验结果进行对比,验证了仿真结果的准确性。通过仿真分析得到了放大机构的动态变化过程以及不同形状的流道对放大过程的影响,为后续放大机构的优化设计提供理论依据。