混流风机整机数值模拟及流固耦合分析

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。     

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。     

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。     

基于ADINA液压滑阀的流固耦合研究

以ADINA软件的流固耦合求解器为计算平台,对液压滑阀进行数字模拟。分析滑阀内部流场特性、稳态液动力产生原因,研究入口速度和开口度对稳态液动力、阀芯等效应力的影响。研究结果有助于认识滑阀式换向阀的内部流场特性、稳态液动力的产生原因及变化规律和阀芯应力分布情况,并对滑阀结构参数设计和性能优化起到一定的指导作用。     

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。     

螺旋水套与轴向水套水冷系统流固耦合对比分析

水冷系统具有体积小、散热效率高等优点,是解决电主轴散热问题中的重要途径。文章以数值传热学为基础,利用有限元分析方法对电主轴结构常用的螺旋水套与轴向水套两种冷却系统方案进行流固耦合对比分析,给出了两种冷却方案在冷却效果上的差异。为电主轴设计过程冷却系统选取及电主轴热分析提供参考。     

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。     

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。     

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...     

基于流固耦合的静压转台底部支撑优化

静压转台油腔的变形会降低静压转台的承载能力,底部支撑点的布局会显著影响油腔的变形量和底部支撑点的应变量。为了提高静压转台的工作能力,提出一种基于流固耦合的静压转台底部支撑布局重构方法。建立静压转台流固耦合模型,基于有限元方法得到静压转台在额定负载下油腔的变形量和底部支撑点处的应变量,利用MATLAB拟合底部支撑点半径和间距对变形和应变的影响规律,得到底部支撑布局的最佳参数。最后对静压转台底部布局进行重构,并通过试验验证其可靠性。结果表明：重构后油腔变形降低了约19.25%,底部支撑点处应变降低了约29.80%。     

滑阀式多路阀流固耦合有限元分析

液压阀在液压传动中的作用至关重要,其阀门失效将致使整个液压系统的稳定性下降,也对工作人员的正常作业构成了安全隐患。为解决阀门失效问题,建立了液压滑阀阀腔内流体与阀门组件的流固耦合分析模型,经仿真得到阀门内部应力集中分布区域,并提出了相应的改进措施。此研究可为滑阀式多路阀的安全性、可靠性设计提供理论依据。     

基于Cimatron E的螺旋桨整体四轴加工技术研究

介绍了三桨叶的整体式船用螺旋桨四轴加工方法,运用Cimatron E软件对螺旋桨叶片进行四轴刀位轨迹的生成。通过数字化的软件对其进行造型并加工,大大提高了螺旋桨的加工效率,为大扭曲复杂型面的螺旋桨的加工制造提供了参考。     

基于压电材料的汽车能量回收装置的研究

针对新能源汽车行驶过程中多余能量回收问题,基于压电材料正压电效应,提出一种新型的回收汽车振动能量的方式,通过安装在液压减震器内的压电材料与活塞结合,将汽车行驶时振动所浪费的能量进行回收并再利用。通过有限元分析软件进行流固耦合分析,得到与压电材料粘贴的基板的合理应力值,并得出振动时基板固定端产生的最大应力为81.099 MPa;同时通过对压电材料和基板的应力分析,得到如何选择压电材料与基板的安装位置和减震液,使压电片振动效果最好,从而使能量回收率效果最好。且不附加传统压电发电装置的质量块,减少了车载附加质量。     

基于双向流固耦合仿真分析的喷嘴挡板电液伺服阀弹簧管应力研究

弹簧管是喷嘴挡板电液伺服阀的关键受力部件,容易出现疲劳破裂的现象。在对某型电液伺服阀弹簧管的受力情况进行理论分析的基础上,通过双向流固耦合对弹簧管的应力状态进行了仿真计算,探索了弹簧管各个结构参数对其应力大小的影响。研究表明:为降低弹簧管应力应增大薄壁段外径和圆角半径,或减小内孔直径和大端直径,并基于此结论提出了不影响伺服阀性能的弹簧管优化设计方法。     

低压铸造流动与传热耦合计算的研究

根据低压铸造充型流动的特点 ,利用计算机数值模拟技术 ,对低压铸造充型阶段的流动怀传热过程进行了耦合计算 ,从而保证了模拟结果的准确性和可靠性。在此基础上开发出了模拟软件 ,并对实际低压铸件进行了模拟分析 ,结果与实际生产情况吻合很好     

低压铸造流动与传热耦合计算的研究

根据低压铸造充型流动的特点,利用计算机数值模拟技术,对低压铸造充型阶段的流动与传热过程进行了耦合计算,从而保证了模拟结果的准确性和可靠性。在此基础上开发出了模拟软件,并对实际低压铸件进行了模拟分析,结果与实际生产情况吻合很好。     

一种基于等温多塑性变形机制耦合的数值模拟方法

以TC4合金等温锻造为例,提出一种基于多塑性变形机制耦合的数值模拟方法。通过对等温锻造过程中塑性变形机制的研究和对应变速率敏感指数以及TC4合金动态再结晶的分析,建立材料常规塑性变形、超塑性变形和蠕变变形的判据。并依据多塑性变形机制判据来确定坯料内部各单元的实时塑性变形机制,同时采用相应的本构方程,使模拟结果更符合实际情况,从而能真实反映航空难变形材料的等温锻造工艺过程：普通塑性变形、超塑性变形和等温保压充填模具过程等。模拟结果表明,变形材料并非处于单一塑性变形机制,而是多种变形机制相互协调,并且随着变形的进行,材料各单元的变形机制也随之改变。等温锻造过程中,上述机制的改变与材料的动态再结晶密切相关     

矩形窗口球阀流体控制性能研究

针对国内球阀适用工况少的现状,提出矩形窗口球阀,并采用有限元仿真分析方法,获得口径为DN50、窗口宽度为25 mm的矩形窗口球阀阀内流体的速度分布、流线分布及压力分布,分析其流场控制性能。此外,还分析了不同窗口宽度的矩形窗口球阀的流通面积变化规律和流量控制性能。分析结果表明：矩形窗口球阀在开启过程中形成的“S”形流道,实现了两级降压,扩大了压力控制范围;在流量控制方面,其控制性能与流通面积的变化规律呈现相关性与差异性,多数宽度的窗口球阀呈现等百分比特性,且流量变化率随窗口宽度的增加而增大;但也有少数小宽度的窗口球阀呈线性特性。     

基于Fluent数值模拟的混流泵水动力性能分析

基于Fluent软件对混流泵转速、流量和表面粗糙度等不同情况下的内部流场、压力分布以及水动力性能进行了详细研究;分析了叶片压力面、吸力面压力分布规律和速度分布情况,得到混流泵叶片压力面和吸力面之间的压力差与效率、扬程之间的内在关系。研究表明:混流泵的水动力性能随着转速的增大而逐渐增大的;而混流泵的力矩和功率随着表面粗糙度的增大而增大,效率和扬程却明显降低。     

基于CAE耦合分析的注塑件熔接痕性能优化

采用Moldflow对注塑件的熔接痕进行CAE模拟,将Moldflow模拟注射成形后的结果数据导入到Algor中对制件做特征值屈曲分析,并将屈曲载荷因子作为注塑件熔接痕性能的评价指标。通过正交试验,分析了熔体温度、模具温度、保压压力、保压时间对制件屈曲载荷因子的影响。结果表明：熔体温度对熔接痕力学性能的影响最为显著,保压时间和模具温度次之,保压压力的影响最小。