双螺杆转子结构特性流固耦合数值模拟

以双螺杆转子为研究对象,依据流固耦合理论,通过求解捏合机内部流体和双螺杆转子固体耦合方程,研究不同工况下的流体压力和扭矩对双螺杆转子应力和变形的影响规律。分析计算结果表明:螺杆转子的变形和应力主要是不同工况下的扭矩、流体压力载荷及耦合场作用引起的;螺杆间隙对捏合机的生产效率和质量有很大影响,阴阳螺杆转子最大变形量是设计最佳螺杆间隙的关键因素;一定功率下,转子的最大变形量和最大应力值分别与转子扭矩、流体压力的大小正相关;一定转速下,转子的最大变形量和最大应力值与捏合机功率正相关。研究结果为新型双螺杆捏合机的合理设计与性能预测提供了理论依据。     

煤液化多相流输送弯管冲蚀磨损数值研究

针对煤液化中液-固两相流输送过程造成管道系统的冲蚀磨损失效问题,以90°圆形截面弯管结构为研究对象,采用标准k-ε湍流模型、颗粒轨道模型和冲蚀磨损模型,对弯管内的流动特性和壁面磨损率进行数值计算。研究表明,靠近弯管背部的流场速度高于腹部,粒子向背部聚集,导致背部的冲蚀磨损较其它部位更为严重。因此,实际管道系统中的弯管背部应为定点测厚重点监测区域。     

基于FLUENT的异径弯管冲蚀磨损研究

在许多工程领域,由于固体颗粒撞击引起的侵蚀问题一直存在,会引起异径弯管等部件出现侵蚀磨损现象。本文考虑了异径弯管中含砂介质流体对管壁冲蚀的作用,建立了异径弯管离散相DPM的模型,研究进出口管径比、中心引导线半径、流速、介质颗粒直径与介质浓度对冲蚀速率的影响。结果表明：异径弯头在含砂介质下的侵蚀区域主要位于异径弯头与小口径管的过渡部位,随着管径比的增加,异径弯头的侵蚀面积逐渐从异径弯管90°向0°扩大;在同等条件下,随着管径比的增大,异径弯管的冲蚀速率最终趋于平缓。冲蚀速率随入口速度及颗粒直径增大而增长,颗粒的质量流量、颗粒直径与冲蚀速率呈线性增长的关系;引导线直径在70～230 mm区间内,引导线直径与冲蚀率曲线呈M型。     

基于Fluent有限元模拟的连续弯管冲蚀特性研究

基于流体动力学(CFD)数值模拟分析方法建立连续弯管的有限元模型,分析讨论了液体流速和颗粒粒径对连续弯管冲蚀磨损的影响规律.研究结果表明,液体流速对连续弯管的冲蚀磨损影响显著,管壁的最大冲蚀率和平均冲蚀率均与流速呈指数增长关系.随着粒径的不断增加,连续弯管的主要冲蚀区域由上弯管外拱逐渐向下弯管壁面的外侧转移,平均冲蚀率...     

高压弯管冲蚀失效分析及数值模拟

油气田水力压裂作业时,高压管汇的弯头、三通等连接件部位由于承受上百兆帕的压力以及携砂液的高速冲蚀作用,应力集中及冲蚀破坏十分严重。对典型的高压管件失效样品进行失效分析,分析其宏观形貌特征和微观形貌特征。结果表明:压裂工况下高压弯头的主要失效模式为固体颗粒的小角度高速切削模式。对高压弯管冲蚀磨损进行数值模拟,得到高压管汇弯管内液相及固体粒子的流动规律,压力、速度变化规律以及冲蚀磨损的分布规律。数值模拟结果与现场回收的失效样品分析结果一致,验证了分析方法的正确性。     

阀门流固耦合的研究进展

流固耦合现象是指流体与固体相互作用的现象,其具体表现为流体作用于固体,使之变形或位移,同时固体反作用于流体,引起流场的变化.在阀门中,当流固耦合现象达到一定程度时,会对阀门及与阀门相连的多种部件产生损伤,并最终导致阀门工作效率下降乃至失效.为更全面地认识阀门中的流固耦合现象,本文从流固耦合理论、试验方法和数值模拟3方面...     

气动疏水阀冲蚀工况数值模拟及结构优化

采用Eulerian-Lagrangian多相流模型对Y型气动疏水阀的内部流场进行了模拟分析。通过将模拟结果与现场运行的阀门的实际状况进行对比验证了模拟的准确性。研究发现阀门密封处液滴速度大于破坏阈值速度,此处冲蚀损伤严重。为减低阀门冲蚀损伤,提出通过阀内流体中液滴对撞来降低液滴速度方法。基于此思想,在疏水阀密封封面前加装节流套装置。发现液滴速度下降了52%,冲蚀损伤大幅下降且位置远离密封面,但质量流量下降到无节流装置的56.5%。为了提高质量流量,进而提出采用循环对流式迷宫式盘片组件作为阀芯的设计。模拟计算发现阀门液滴最大速度为78.6 m/s,仅为无盘片阀门的46%,同时的质量流量为未加盘片阀门的78.2%。采用循环对流式迷宫式盘片组件作为阀芯的疏水阀适用于冲蚀严重的工况。     

基于ADINA的二维圆柱体的绕流数值模拟

均匀流动流过半径为r0的二维圆柱是一经典的流体力学问题。对于粘性流体,流动甚为复杂。论文在ADINA中模拟了当雷诺数取不同值时的二维圆柱体绕流问题,观察尾流及圆柱体表面的压力分布,其结果与实验结果相吻合。     

三通管中液固两相流冲蚀磨损的数值模拟

针对石油管道运输系统中三通管固液两相流的冲蚀磨损问题,采用DPM冲蚀预测模型,模拟分析油品中夹带的固体颗粒对三通管的冲蚀磨损情况,得出固体颗粒对三通管冲蚀的分布规律。结果表明:固体颗粒对于不同类型三通管的冲蚀部位以及磨损严重程度不同。T型三通管的冲蚀主要集中在与竖直管道正对的水平管道底部及其附近的外侧管壁,有球体弯头的三通管的冲蚀主要集中在球体附近水平管道的外侧管壁,且冲蚀磨损程度相对较小。     

基于ANSYS Workbench的风机叶轮流固耦合分析

文章使用ANSYS Workbench软件,对离心风机开展了流固耦合分析,获取了叶片所承受的风压、叶片扭曲、应力和应变等相关有限元分析数据。此外,ANSYS将流体软件Fluent与Workbench整合在一起,使用Workbench进行流固耦合分析,可以方便地在软件内部传递多物理场数据,提高了实用性。叶片应力云图和变形图为叶片的优化设计提供了数据支持,减少了产品开发周期和开发成本。利用ANSYS Workbench不同分析项目之间的连接,可以把从流场模拟得出的叶轮表面气压施加于其三维模型上,可获得叶轮在受到气压的影响下所承受的力量状况。然后,对其做强度测试,并将此结果与在离心力及重力影响下的实验数据相比较,以便了解各种负载条件下的应变和变形现象,以此来检验叶轮的耐久性和刚性,防止因过度使用而导致损坏。根据分析结果,增加叶轮外侧筋板的厚度可以减少其塑性变形量,从而降低断裂的可能性。另外,增加叶轮外侧筋板的长度,使筋板与叶轮接触面积增加,也能降低筋板的塑性变形量,从而降低断裂的概率。     

基于子循环-样条插值预测校正方法的流固耦合分析

流固耦合计算通常使用的多场弱耦合方式会引入滞后误差,从而导致计算发散,尽管改进的线性预测校正方法可以消除误差,提高稳定性,但是存在计算时间耗费大的问题.为此提出将子循环方法与基于样条插值的预测校正方法相结合的耦合分析方法,并成功应用于流固耦合问题的数值计算,通过计算超声速壁板非线性颤振问题,表明此方法不但可以保持计算稳定性,而且可以降低计算时间耗费.此外,还模拟与分析样条插值点数对结果的影响,结果表明只需采用较少的插值点数就可以获得满意的精度.     

基于流固耦合的薄膜节流器仿真分析

应用有限元分析软件ANSYS和流固耦合分析方法,对新型岛式薄膜节流器和常规薄膜节流器在同等边界条件下,进行模拟仿真分析,得到两种节流器上、下腔液体压力分布及两种薄膜变形.仿真对比分析证实了新型岛式薄膜中心圆台变形平缓,使薄膜不易塑性变形,减小了薄膜节流静压轴承由于局部液压冲击产生的系统失稳,利于薄膜节流器的设计计算.     

重卡驾驶室的声固耦合模态分析

利用有限元法建立某重卡驾驶室车身结构和车室空腔模型,并建立了考虑结构与空气之间相互作用的车室声固耦合系统模型。使用Nastran软件对三个模型的模态进行仿真计算,对结构的模态频率和变形部位、空腔声学模态频率和声压分布情况以及耦合系统中结构和声学空腔模态频率和振型的变化进行了详细分析,为下一步的车身设计和改进提供了依据。     

带有任意边缘裂纹的自由圆板流固耦合动力特性

提出一种基于Rayleigh-Ritz法,分析带有任意深度、任意角度边缘裂纹的自由圆板流固耦合动力特性的方法,其中,圆板被置于无限大障板中并与单面无限大水域相临。采用同时包含对称和反对称模态振型函数的位移基函数表达带有任意边缘裂纹圆板自由振动的位移;在水体无旋、无粘、不可压假设的基础上,根据Green函数法获得水体的附加质量密度,并基于Ritz过程获得裂纹圆板湿模态对应的固有频率和振型。在与ANSYS数值仿真结果进行对比并验证方法的有效性和精度后,分析水体对带有不同深度和不同角度边缘裂纹的自由圆板动力特性的影响。计算结果表明:水体引起的固有频率降低率整体上随模态阶数的增加而减小,而裂纹深度与角度对固有频率降低率的影响较小;裂纹的出现会增大干、湿振型的差别,某些高阶模态的干、湿振型差别较大。     

车辆液力减振器流-固耦合仿真计算与分析

采用有限元法,建立了筒式液力减振器的结构体和液流体的有限元模型.运用流一固耦舍分析技术,以ANSYS和ANSYS CFX软件为仿真计算工具,研究了该减振器压缩行程初始阶段活塞及阀片的动态特性和内部油液的流动情况.     

颗粒增强复合材料微结构的数值模拟与虚拟失效

利用材料微观组织结构仿真软件ProDesign生成的颗粒增强复合材料微结构样本,包含大量的Voronoi晶粒与椭球颗粒,被用于模拟真实的复合材料微结构,以研究各向异性与局域性对复合材料微结构力学性能的影响。通过对商业有限元软件ABAQUS的二次开发实现对颗粒增强复合材料微结构细观应力的数值计算。计算机模拟试验证实,增强相颗粒与基体材料的刚度不匹配以及材料微结构组成物取向的局部各向异性,对复合材料结构弱点的分布具有决定性的作用。同时,该计算试验结果对于评估微裂纹的启裂、扩展,预测复合材料微结构材料损伤后的材料性能,推演微结构"虚拟失效行为"亦具有十分重要的意义。     

球囊扩张式冠脉支架扩张变形机理数值模拟方法

研究支架耦合扩张过程三维数值分析的弹塑性大变形基本理论和耦合接触处理算法,采用更新拉格朗日方法,基于动力虚功率原理,给出支架耦合扩张变形的动力显式算法有限元列式和求解步骤.研究支架耦合扩张过程数值模拟关键技术,提出适合支架耦合扩张的有限元建模方法,重点研究支架压握收缩、自由扩张和与血管接触的耦合扩张全过程有限元模拟中的几何建模、材料模型选取、网格划分、边界条件、载荷定义、接触处理等关键技术.阐述冠脉支架样件在试验测试平台上进行实物扩张试验过程,并将试验测试数据与支架扩张数值模拟获得的数据进行分析比较,结果表明支架数值模拟与实物扩张试验之间的误差在许可范围之内,从而证明所建立的支架耦合扩张过程三维数值分析方法是合理的.为支架的优化设计及其扩张过程的有限元模拟提供有力的支持.     

基于流固耦合作用的柔性体流噪声降噪机理研究

舵体与流体相互作用产生的流噪声是水动力噪声的主要来源之一,这种噪声以宽频噪声为主,一般的降噪措施难以对其进行有效控制,而柔性舵体提供了解决的技术方案。以柔性NACA0018翼型为对象,基于流场大涡模拟、考虑任意运动固体边界的声学FW-H方程、并进一步利用弱耦合流固耦合算法考虑流体与柔性体的相互作用,对柔性翼型绕流非定常流场及流致噪声进行仿真,系统地分析不同攻角下柔性体的变形对流动、声源特性及流噪声辐射特性的影响。仿真结果表明:柔性体的变形延缓了壁面的流动分离,减小了湍流区,并抑制了壁面的压力脉动;降低了转捩区和湍流区的壁面声源强度,层流区的声源强度在大攻角下减小,而在小攻角下增大;随着攻角的变化,远场辐射噪声总声压级在翼型弦长方向和法线方向上呈现不同的变化规律,噪声频谱特性也表现出不同的规律。     

基于流固耦合仿真的小型轴流风扇优化设计

为了解决某初步设计的轴流吹风机出风口流量较小的问题,本文对轴流风扇了进行优化设计,最终将风扇叶片翼型由NACA4409翼型改为AH79-100C翼型,叶片安装角由30°增大为32.5°,设计叶片后弯角为8°。基于计算流体力学理论,建立了轴流吹风机流场和轴流风扇风道流场的数值计算模型,运用Fluent软件进行流场数值仿真。基于 ANSYS 软件的Workbench平台,利用流固耦合仿真分析方法对优化后的轴流风扇进行结构分析,校核了新风扇的强度。数值仿真结果表明：仿真结果与企业实验测试结果相符,优化后的轴流吹风机出口流量较优化前增加了10.59%,新风扇轴功率满足企业要求,强度也满足设计要求,总体达到了优化目标。     

辐射式空调器的设计与数值模拟

为提高房间空调器的舒适度,设计一种辐射式空调器.采用辐射板换热器代替传统空调器中的室内贯流风机.以常规的室内空间为模型,应用辐射和自然对流传热理论建立热平衡方程.以20 lnz的房间为例,在常规的供热和制冷负荷条件下,对辐射板进行外型尺寸和板面温度的设计计算,得到满足房间冷热负荷要求的辐射式空调器系统.以此为基础,采用计算流体动力学方法对该模型房间采用不同换热形式(辐射板换热器和强迫对流翅片管式换热器)空调器后的室内温度场和速度场进行仿真计算,通过对比采用不同换热形式的计算结果,得出采用辐射式空调器空间的温度和气流速度分布更为均匀,验证了辐射式空调器的优越性.