冲击气流作用下放空管道流固耦合动力学分析

为了解决某装气站放空管线排气放空时引起的管路振动问题,建立流固耦合三维动力有限元模型,采用瞬态时间历程分析方法对放空管道进行冲击气流下管道动力响应仿真分析。其中管道内流体分别选择氮气和液化气,建立现有管道流固耦合三维动力有限元模型;进行2种流体介质下管道结构动力响应对比。通过研究管道在冲击气流作用下的振动机理和振动特性,从管道结构入手提出了该放空管道振动控制的措施,给出了减振方案。建立减振方案中管道的流固耦合动力有限元模型,进行仿真分析并与原方案计算结果进行了对比,发现管道系统的振动得到大幅度的降低,验证了所提出的减振方案可以对管道振动进行合理有效的控制,确保了管道振动幅度在安全裕度内。     

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.     

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。     

基于流固耦合的管道机器人清淤装置外载荷参数优化

为验证管道机器人清淤装置的清淤能力,应用流固耦合和参数优化的方法,在刚度和强度约束条件下,对结构的许用载荷进行分析。建立管道机器人模型并进行简化,导入到ANSYS中并划分六面体网格,首先将模型进行流固耦合下的强度仿真,验证了流体对清淤装置的强度影响很小; 然后进入结构分析模块,应用参数优化的方法,以刮刀端部锥面受到轴向和切向外载荷为目标函数,以应力与应变为约束条件进行参数设置,对清淤装置的刮刀、扇形盘以及整体进行仿真计算; 得到目标函数与约束条件的关系曲线、轴向与切向可行域曲线。研究结果表明,流体对结构的强度影响极小; 轴向力许用范围0～5 000 N,切向力许用范围0～3 500 N,外载荷的可行域为研究清淤装置的清淤能力,以及过载保护系统具有指导性意义。     

考虑流固耦合的动力总成振动响应仿真研究

以某款集中驱动式电动车的动力总成为研究对象,考虑冷却液和润滑油的影响,建立详细的流体-机械耦合模型,进行模态及动态响应研究。首先,对比流固耦合模态仿真和动力总成模态试验结果,证明所提综合耦合模型的准确性;然后,单独考虑冷却液和润滑油的影响,分别建立考虑冷却液的模型和考虑润滑油的模型,通过模态仿真分析两类液体对动力总成固有频率的影响程度;最后,进行流固耦合模型在电机电磁激励下的振动响应仿真,并与不考虑液体影响的原始模型仿真结果进行对比分析。结果表明,所提综合耦合模型能够充分考虑冷却液、润滑油及机械部件对总成振动的影响,展现丰富的动力学现象,可为进一步的优化设计提供有效地仿真平台。     

多相旋流冲击振动动力学建模与突变分析方法

多相旋流在航空流控系统、化工匀浆搅拌、连铸过程浇注和核电冷却堆分离等工程领域广泛产生,其形成演变中多相耦合冲击振动动力学特性是具有高度非线性特征的复杂动力学问题。针对上述问题,文中提出了一种基于流固耦合的动力学模型和位移响应求解方法研究多相旋流冲击振动动力学行为。基于振动检测法原理,设计了多通道传感的旋流冲击振动观测平台,采用信号处理算法对流体冲击振动信号进行特征提取以判断旋流临界过渡状态,并提出一种基于小波的旋流非线性冲击振动突变识别方法。研究发现：旋流贯穿后高频段的振动幅值增大,小波变换dw₄突变、高频能量结构的随机性脉冲分量和非线性阶跃等多重特征信息融合可用于多相流体耦合过渡状态的在线检测。     

基于刚柔耦合建模的工业机器人瞬变动力学分析

为适应工业机器人高速、重载、高精度的要求,以工业机械臂的瞬变过程为研究对象,提出以末端执行器的振幅判断机器人在瞬变过程中的动态性能,利用多体动力学和有限元的方法建立刚柔耦合模型,对工业机器人在整个作业过程中的动态特性进行描述和分析,仿真计算工业机器人在振幅最大时刻的应力分布及危险区域节点的应力变化,为机器人的动态性能评估、疲劳强度分析和寿命预测提供了依据.     

空间刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真

为研究柔性构件对系统运动特性的影响,对空间3-RRRU并联机器人进行了动力学建模及耦合特性的仿真分析。应用矢量闭环法对空间并联机构的逆运动学进行求解,推导出各个构件位置、速度、加速度的变化规律;根据第一类Lagrange方程建立空间全刚性并联机器人的逆动力学模型;运用MATLAB软件对空间并联机构进行仿真,并对动力学数值结果和仿真结果进行对比,以验证模型的正确性。基于ANSYS软件和ADAMS软件,对空间并联机构中的空间梁单元进行柔性替换,通过建立空间刚柔耦合并联机器人模型,分析机构在运动状态下展现出的耦合特性,并与空间全刚性并联机器人进行比较。结果表明:两类模型的末端执行器的运动趋势一致,轨迹误差在0.000 7～0.419 4 mm范围内;梁单元产生的弹性变形对系统运动性能产生了重要影响,因此,建立正确的刚柔耦合动力学模型具有重要的指导意义。     

液压启闭机-闸门系统流固耦合振动仿真分析

通过对某水利工程液压启闭机-闸门系统进行三维建模,以流固耦合动力学为理论基础,在Ansys中采用流固耦合的方式对启闭机在水流冲击及液压脉动作用下的瞬态动力学计算,分析系统的振动响应。结果表明:液压启闭机-闸门系统振动随着闸门开度变大而减小,且在启闭机闸门开启前后振动趋势最明显。减少液压缸脉动压力幅值,可以有效减少系统振动。     

管道机器人清淤装置振动稳定性研究

为研究管道机器人清淤装置在旋转条件下的工作稳定性,对其自适应系统进行冲击与振动的研究.将简化的清淤装置导入到ADAMS中,分别在最低转速20r/min和最高转速100r/min时,选取不同刚度系数的弹簧,在有弹簧预压缩量和弹簧预压力的条件下进行振动动力学仿真,提取不同条件下滑块与螺塞的冲击曲线、滑块对弹簧的冲击曲线,验...     

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。     

基于流固耦合的轴流泵叶轮结构分析

为了准确计算轴流泵叶轮的应力分布状况,采用了FLUENT软件与ANSYS软件协同仿真的方法。基于FLU-ENT,N-S控制方程与标准k-ε湍流模型对轴流泵全流道进行了三维流动计算,通过Workbench流固耦合技术传输数据,应用ANSYS对轴流泵叶轮进行了结构计算。通过数值分析,确定了叶片应力集中区域,得出了叶片应力从叶顶到叶根逐渐增大的分布规律。计算结果为轴流泵叶轮的优化设计提供了有利的依据。     

一种管道动力学建模的新方法

管道是在生活中应用非常普遍的结构之一。一般情况下,管道作为传输物质的通道连接着各种大型仪器或设备。管道的振动不仅会影响到管道内部传输物质的效率,严重时会导致物质泄漏和设备损坏等灾难性的后果。首先阐述针对管系进行动力学建模的常用方法,分析得出现有方法的局限性,然后引入以轴对称矩形模型为基础的管道动力学建模方法,最后通过一段管道仿真计算得出该方法与现有方法之间的差异,证明了该方法的可行性和实用性。     

基于流固耦合的换热管道污垢超声回波检测数值模拟与实验

对换热管道污垢的有限元建模、耦合边界处理进行了分析与讨论,以压力声学与固体力学为理论基础,基于COMSOL Multiphysics中的PDE模式构建平面辐射声源下的声波振动控制方程,采用超声回波法对换热管道污垢厚度进行无损检测,求解不同振动频率下的回波振型和响应时间历程,为检测多层管材时模态和频率选择提供理论依据。针对多组不同管材污垢厚度回波特性,将有限元仿真与测点检测结果进行对比,验证了模型的准确性。基于换热污垢动态模拟实验装置进行了污垢定量实验。结果表明：采用实验和有限元结合的方式实现换热管道污垢超声回波检测的方法是可行的,数值模拟与实验结果吻合,超声波对管道沉积污垢的检测误差在±4%左右,该结果对工程在役换热集输系统的运行和清管具有实际意义。     

基于SolidWorks流固耦合对闸阀阀体结构分析和优化

对闸阀阀体结构强度进行分析,使用SolidWorws三维软件生成闸阀阀体的三维模型,运用Simulation模块直接对阀体进行结构分析,得出阀体的受力状态;再利用流固耦合的方法对阀体进行结构分析,分别对两种方法进行优化分析。结果表明,流固耦合方法的最大应力更小,优化裕量更大。     

螺旋槽机械密封摩擦副界面流固耦合分析

基于建立的三维螺旋槽机械密封摩擦副界面的流、固有限元模型,数值模拟了动静环端面间的流体膜,得到液膜的压力分布规律,结果显示压力呈非线性分布;然后将得到的压力值作为边界条件之一导入到动环端面的静力学分析中,利用两者接触面间的自动迭代计算实现单向弱流固耦合分析,结果表明:最大变形发生在动环端面螺旋槽处,而最大应力发生在螺旋槽顶端;并进一步研究了动环的转速以及介质压力和粘度对最大变形和最大应力的影响规律,为密封性能的优化提供了有益的参考。     

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。     

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。     

配气台管路系统气固耦合振动特性分析

针对配气台管路振动问题,采用传递矩阵法和有限元模态分析法,建立管道系统振动频率的计算模型.运用MATLAB,ANSYS和AMESim软件分析计算,得到气柱固有频率、结构固有频率及扰动频率三者之间的关系,确定配气台管路振动的原因,并提出有效的解决措施.研究表明:由于扰动频率与管路内气柱低阶固有频率相近,激发配气台管路剧烈...