基础振动下直管道动态特性分析

针对基础振动对管道动力学特性的影响,导致管道传递效率降低和破坏的问题,运用有限元的方法建立了管道的流固耦合仿真模型。对比分析了有无基础振动对管道动态特性的影响,研究了不同的约束方式和结构参数对管道动力学特性的影响规律。结果表明:外激励对管道动力学特性的影响不能忽略,在强振动管道设计时应该考虑。     

飞机废水管路流固耦合动力学仿真分析

以某型民机废水管路系统为研究背景,采用有限元法仿真分析管道在周期脉动流作用下的单双向流固耦合动力学特性及气液两相流作用下的动力学响应,并作卡箍位置布局优化。结果表明,流固耦合作用使得管道固有模态频率降低;相较于单向耦合,双向耦合时流体的突载对管道冲击更大,流体阻滞作用能降低管道振动幅值;两相流作用下,通过在弯管附近布置卡箍能降低管道的振动,卡箍布局优化后监测点处Y向位移及加速度峰值分别降低约84%和85%,管道最大应力减小近51%。     

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。     

超磁致伸缩泵悬臂梁阀流固耦合特性分析

提出了一种采用悬臂梁式吸排油阀的超磁致伸缩液压泵结构,针对泵用悬臂梁阀工作时的流固耦合特性,基于单自由度振动理论与流固耦合作用下阀片振动参数等效计算原则,对超磁致伸缩泵悬臂梁被动阀进行了线性化数学建模,并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真研究。为研究其非线性特性,基于流固耦合力学原理,建立了超磁致伸缩泵悬臂梁被动阀流固耦合数值模型,并利用Comsol-CFD对其工作特性进行了数值求解。然后依据求解结果进行了深入分析,得到了阀片主要参数对泵性能的影响规律,为超磁致伸缩泵悬臂梁被动阀的主要结构参数的设计与优化提供相关依据。最后,通过不同厚度悬臂梁阀片在流固耦合作用下开启位移的线性理论结果与非线性数值结果的对比完成了模型验证,实验测试了超磁致伸缩泵的流量特性与阻断压力特性,得到了该泵峰值驱动频率为300Hz左右。     

泵源与机体共同激励下液压管路振动特性

车辆液压系统在工作过程中会受到车体振动与泵源液压脉动双重激励的影响,对压力波的传递及管网的振动产生重要影响。针对车辆液压系统泵源激励和车辆机体激励产生的振动进行分析,研究多源激励下管路的振动规律及压力波的传递规律。首先对泵源与机体共同激励下管路振动的计算方法进行了分析,将流体域动力学方程与固体域动力学方程进行组合,建立了流固耦合的总体动力学方程,然后对方程进行离散求解。基于理论推导,采用数值模拟的方法对液压管路的振动进行了分析,研究发现,液压系统在泵源谐波激励下的振动响应表现为宽频域的强迫振动,其谐波频率与泵源流体压力脉动频率保持一致,当泵源产生的压力脉动频率与液压管路的固有频率接近时,会激起管路结构大幅度共振响应。     

基于双向流固耦合的柴油机缸盖温度场分析

基于双向流固耦合方法对发动机冷却水套流场和机体缸盖结构进行联合求解,研究流固耦合作用下的缸盖温度场分布。首先计算缸内工作过程,获得燃气壁面温度和换热系数;然后将其导入双向流固耦合模型进行联合求解,获得缸盖温度场。并分别将单、双向流固耦合得到的温度场与试验值对比。模拟结果表明:双向流固耦合获得的缸盖温度场分布更加合理,其平均误差为-12.9℃,较单向流固耦合的平均误差降低50%。研究结果为缸盖温度场的获得和冷却水套的设计提供了参考依据。     

流体压力对液压管路流固耦合振动特性的影响研究

针对流体动力传输系统高压大流量化发展趋势下的管路系统流固耦合振动问题,建立了考虑摩擦效应的管路流固耦合振动14-方程传递矩阵模型,分别对两端固支液压直管和某型飞机翼尖弯曲管路的流固耦合振动特性进行了研究。提出了考虑摩擦项时流固耦合14-方程传递矩阵模型精确数值解法,分析了流体压力对管路流固耦合动力学行为的影响,搭建了液压管路流固耦合振动实验台,在不同压力下测试了管路的轴向速度响应,其结果与数值分析间的误差小于10%,验证了数值求解方法的正确性。研究结果表明:压力对管路振动特性影响较小,有利于叠加载荷作用下复杂液压管路流固耦合动力学行为的研究。     

混流式水轮机转轮流场单向、双向流固耦合数值的分析比较研究

针对水轮机转轮单向流固耦合和双向流固耦合计算结果的比较问题,建立了精确的水轮机流场及结构场模型,分别对低水头、低转速和高水头、高转速两种工况下转轮单向、双向流固耦合进行了数值模拟。对比了两种工况在单向、双向耦合时转轮表面流体域的最大压力、最大速度及转轮结构域的最大应力、最大应变、最大总位移,最后结合流固耦合公式对计算结果作了进一步的分析。研究结果表明,在使用单向流固耦合进行数值计算时,流固耦合作用越强,则计算偏差越大;通过同一流场和结构场的单向流固耦合和双向流固耦合计算值对比可知,无论是流体域还是结构域的计算值,相同节点的单向耦合计算值均小于理论上更为精确的双向耦合计算值。     

水轮机的振动特性研究

以有限元的方法求解水轮机部件的流固耦合振动特性,给出了具有借鉴意义的结果以及应对水轮机振动所引发问题的相关对策     

液流冲击作用下的管道振动特性研究

研究了弯管在阀门快速开启过程的振动现象,对流体选用S-A(Spalart-AIlmaras)湍流模型进行了流动模拟,建立了弯管和流体的有限元模型;对阀门进行流固耦合仿真,分析研究了三种不同流速下的弯管振动情形,并绘制了相关节点的位移-时间曲线.结果表明,随着弯管内流体的流速增大,弯管所受应力增大,弯管振动也更激烈.     

筒式减振器瞬态双向流固耦合仿真系统的开发设计

通过现场试验,发现减振器在低速区动态效应明显,在最大速度点处可以忽略动态效应,并根据试验建立了阻尼力的计算公式。分析了Dytran的显式算法及其进行双向流固耦合计算的理论框架,探讨了降低流固耦合仿真计算规模和提高计算精度的方法,开发了筒式液压减振器瞬态双向流固耦合有限元分析系统。通过仿真分析获得了各速度点下的阻尼力值,其误差在10%以内,同时确定了筒内流场及空穴的分布。仿真模型可用于冲击载荷响应和流致振动研究。     

流固耦合下核电一回路弯管内表面裂纹分析

为了了解压水堆一回路弯管内表面裂纹在流固耦合作用下的扩展状况,利用ANSYS Workbench建立了含环向内表面裂纹弯管的流固耦合模型,在不同约束条件下对不同位置的裂纹前缘应力和应力强度因子K进行了分析。分析结果表明:只有内压作用时,流固耦合会增大裂纹前缘K与应力,而且对外弯处裂纹影响大。只有闭合弯矩时,流固耦合会减小外弯处裂纹前缘K与应力。内弯处裂纹受压应力,流固耦合会减小压应力。只有张开弯矩时,流固耦合会增大内弯处裂纹前缘K与应力。外弯处裂纹受压应力,流固耦合会增大压应力。分析结果为核电一回路含缺陷弯管的安全性评价提供一定的依据。     

基于流固耦合的气体静压止推轴承动态特性研究

为了研究气体静压止推轴承的动态特性,运用有限元分析软件ANSYS中的流体分析模块和瞬态力学模块进行双向流固耦合仿真,对小孔节流气体静压止推轴承的动态特性的相关影响因素进行研究,得到了不同状态下的轴承动态特性的变化曲线。结果表明:当轴承受到干扰负载时,通过提高供气孔压力、增加节流孔个数均可以减小轴承气膜的振动幅度,同时提高轴承的动态承载力和动态刚度;增大节流孔的直径则会增大轴承气膜的振动幅度,不利于轴承的稳定性。     

水轮机的振动特性研究

水轮机的振动特性对水电机组安全稳定的运行至关重要。本文以有限元的方法求解水轮机部件的流固耦合振动特性，给出了具有借鉴意义的结果。并给出了应对水轮机振动所引发问题的相关对策，对水轮机振动特性的研究发展趋势和方向也予以关注。     

基于MpCCI方法的密封环双向流固耦合模拟与试验研究

为预测重载越野车辆传动系统中密封系统的流固耦合特征,综合考虑密封环在微小约束空间内的受力状态以及密封间隙流场中的流动特点,建立了密封环双向流固耦合数值模型并提出了求解策略。采用多物理场代码耦合工具MpCCI联合FLUENT与Abaqus软件对旋转密封系统进行双向流固耦合数值计算,获得了旋转密封间隙流场中油液的流动状态。分析了密封环变形对密封系统泄漏量和密封环摩擦转矩的作用特征,通过双向流固耦合的动态模拟考察了传动系统工况对密封环性能的影响。利用车辆传动系统密封环综合性能试验台进行了密封性能的试验测试,对比发现计算值和试验值的变化规律具有一致性,验证了密封流固耦合数值模型及其计算结果的正确性。     

面向复杂工况的暖通空调管路动力学特性分析

分析面向复杂工况的暖通空调管路动力学特性。采用ANSYS软件建立暖通空调管路的有限元模型,通过数值模拟的方法进行管路的双向流固耦合计算,根据计算结果分析面向复杂工况的暖通空调管路动力学特性。管路的流固耦合振动位移随管路材料硬度的增加而下降;当管路进口压力为连续脉冲波动时,较进口压力为常数时的流固耦合振动现象更明显。在暖通空调管路设计与优化中,可以通过适当增大管路材料的硬度,并调节管路进口压力保持在一个较低的水平,来提升管路的抗振性。     

流固耦合效应对输液管道的振动影响研究

压力管道系统中存在流体和结构之间的耦合振动。在考虑流固耦合效应的情况下,应用ADINA中流固耦合分析求解器ADINA-FSI,建立了输液管道的直管有限元模型,介绍了管壁模型和流体模型的建模过程以及流固耦合计算过程、压力突变和约束的施加以及模型参数选择等。依据仿真结果,分析了压力突变、管道模型和简支等因素对管道振动的影响。有压流动对管道横向和轴向振动的影响受到支承条件的影响,固支数量的增多有助于消减压力突变等因素引起的管道振动,管道及流体参数的合理选取等也对振动有重要影响。     

基于温度体动网格方法的微弯薄翼振动问题

为研究微弯薄翼转轮在运行过程中存在的振动问题,发展基于温度体动网格模型的流固耦合算法。流体控制方程采用任意拉格朗日—欧拉方法描述下的基于特征线方程的分离算法求解,时间域采用特征线方程进行离散,动量方程采用非增量型分离算法求解。在每个时间步上采用温度体模型生成动态网格,并传递边界条件。温度体动网格方法将边界处的节点位移映射为求解域的温度边界条件,采用固体导热方程作为控制方程求解得到内部节点温度,并将其作为节点的动态位移。数值方法模拟转轮运行在工作攻角时,翼型振动存在的连锁区域。并对连锁区域的范围,涡脱落特性和翼型发生自激振动的可能性进行研究。作为对试验数据的补充,数值模拟还预测了运行在工作攻角附近情况下的连锁区域。     

基于流固耦合有限元法和集总参数法模型的建模方法

传统的半主动悬置非线性较强，难以探究其动态特性。为了更好地解决其建模过程中参数识别困难的问题，根据半主动悬置的基本原理，采用一种基于流固耦合有限元法和集总参数模型的建模方法，对其运动特性进行了理论、仿真与试验研究。首先，根据悬置的基本原理构建了力学模型，在AMESim平台中建立了悬置结构集总参数模型；然后，采用流固耦合有限元法，提取了橡胶主簧、两个液室体积刚度、流体惯性系数和阻尼系数等关键参数；最后，将参数代入集总参数模型后完成了仿真，并通过搭建试验平台，验证了仿真结果的准确性；绘制了软硬模式下悬置系统的动刚度和阻尼角曲线，分析了其动态特性。试验结果表明：流固耦合-集总参数的建模方法精准度较高，仿真与试验对比后的动刚度和阻尼角最大误差分别为6.2%和7.4%,满足工程误差要求。研究结果表明：基于流固耦合有限元法和集总参数模型的方法不仅可用于分析悬置参数对动刚度和阻尼角的影响，也可为发动机悬置优化提供建模基础，节省了研发成本，提高了研发效率。     

基于ANSYS Workbench的液压管道流固耦合振动分析

以噪声试验台液压系统的折弯式管道为例,采用ANSYS Workbench进行有限元联合仿真,研究了流固耦合作用对管道振动的影响。仿真结果表明,流固耦合是引发管道振动的重要原因,在双向流固耦合作用下,管道的固有频率会明显降低。通过在合适位置增加卡箍约束管道,可以在不改变管系主要特征和管道结构的基础上,降低液压管道的流固耦合振动,最终实现减小管道的振动及降低噪声的目的。