流体控制阀的流固耦合特性

控制阀阀芯型线方程对阀前后压差有着重要的影响.基于有限元分析软件ANSYS,建立了控制阀的仿真模型,并对不同阀芯型线的模型进行了仿真分析,得出了不同阀芯型线对阀前后压降的影响.同时,在考虑流固耦合作用下对控制阀阀体进行了应力分析.通过耦合场分析,可以避免应力集中,提高阀体的使用寿命,优化设计阀体结构.     

流固耦合作用下控制阀的稳压分析与设计

研究钢厂废煤气流场作用下大型压力控制阀的稳压问题,分析了影响压力稳定的结构因素,利用Pro/E建立了控制阀的几何模型,采用CFX进行流场计算,ANSYS进行结构计算,并利用两者间的数据交互平台传递流场压力载荷和结构位移数据,实现了流固耦合数值仿真计算。计算结果表明,阀芯结构及开度是影响压降的重要因素,且外接管与控制阀通径之比越大时阀前阀后压降越小。研究结果为控制阀结构的优化设计和测试分析提供了重要依据。     

基于流固耦合的磁流变减振器特性分析

针对磁流变减振器示功特性出现畸形的问题,首先采用Hypermesh软件建立磁流变减振器的液体模型和固体模型,将模型导入ADIAN液固耦合软件并建立流固耦合模型,并通过减振器台架示功特性试验验证了流固耦合模型的正确性;采用该流固耦合模型分析了不同速度、不同磁场及不同氮气压力下的内部速度分布和压力分布,通过对不同氮气室压力的减振器内部压力场仿真,合理选择了磁流变减振器内的氮气压力,避免了减振器示功特性出现畸形。这一磁流变减振器特性分析方法为避免磁流变减振器示功特性出现畸形提供了理论依据。     

三螺杆挤出机螺杆组合流体流场及流固耦合特性分析

采用有限元法对4种三螺杆挤出机组合螺杆流体进行流场分析,重点分析了速度场、压力场、最大剪切速率、最大拉伸速率、停留时间的分布情况。结果表明,组合螺杆在一定程度上能够削弱轴向速度,延长停留时间,有利于物料充分混合。在此基础上,采用ANSYS/workbench软件进一步分析了流固耦合作用对三螺杆挤出机组合螺杆变形的影响。分析结果表明,组合4混合性能较好,耦合场作用下螺杆变形相对较小,设计较为合理。     

基于流固耦合的叶片动力特性分析

在考虑耦合流场与旋转预应力条件下,建立了对应的叶片流固耦合系统的动力特性方程.采用ANSYS与FLUENT对整体叶片的耦合模态进行了计算,并利用实验获得气流压力脉动数据,对叶片振动进行了瞬态分析.结果表明:在旋转预应力与耦合流场压力作用下,叶片模态频率约有9Hz的上升,模态振型的最大位移位置点转移,振动方向改变,前三阶相对振幅分别从29.128,19.400,44.566下降到28.945,19.285,44.562;叶片最大变形和加速度位于前缘的上端,最大应力点集中在叶片根部一侧.     

基于流固耦合的汽车气动特性

传统CFD仿真方法通常只考虑风载荷对汽车气动性能的作用,忽略了车身结构振动与气流之间耦合作用带来的影响,导致计算结果与真实汽车行驶状况存在一定偏差。以1/4标准MIRA模型为研究对象,通过双向显式流固耦合仿真方法将流固耦合效应引入到数值计算中,得到不同工况下的气动力、表面压力、振动频率以及车身姿态角等数据,分析与传统仿真方法在计算结果上的差异,再利用风洞测试技术验证仿真结果的准确性。对比有无耦合仿真及试验结果表明:耦合仿真与试验结果更加吻合,各项数据偏差都在5%以内,从而验证了耦合仿真方法的准确性;随车速增加流固耦合效应影响增大,特别是对气动升力的影响较大,直接影响汽车操纵稳定性,因此在高速时流固耦合效应带来的影响不能忽略。     

考虑流固耦合效应的结构辐射条件

考虑流固耦合效应后,声辐射场具有一些新的特点,其中最重要的是对应的外问题存在着复特征值,而且势函数不再满足经典的Sommerfeld条件。本文光给出球壳的球对称辐射的例,以说明这些新的特点;随后给出在一般情形下的一个新的辐射条件。     

输流管道流固耦合非线性动力学分析

利用有限元软件，采用ALE法对输流管道流固耦合非线性动力学特性进行计算分析．得到耦合处及其附近流体各向速度随时间变化曲线，在某一时刻管内任意横截面处的速度分布和管子在垂直流速方向上的振型，及管子在耦合作用下的振动频率．为提高设计阶段对振动特性预测的精度、保证管路系统的运行可靠性提供了参考．     

基于流固耦合的风力发电机周围流场特性分析

为了提高风能利用效率,合理设计风电场,基于ANSYS Workbench有限元仿真平台以水平轴风力发电机为研究对象,在额定工况条件下对风力发电机周围流场特性进行了流固耦合分析,得到了风力发电机尾迹及叶片附近旋转域流场的风速、风压分布.结果表明:在风力发电机后不同距离的截面处,其湍动能沿竖直方向均呈现“M”型变化趋势;在水平方向上,部分流经叶片的空气产生了旋转,并具有向四周扩散的现象;在叶片旋转域中,沿叶片径向其风压与风速不断增大.     

基于流固耦合的涡轮叶顶喷气冷却特性研究

高温燃气在涡轮动叶叶顶产生的泄漏流不但降低了涡轮效率,更是加剧了叶顶的热负荷. 本文基于实验模型,采用流固耦合的数值计算方法,研究了涡轮凹槽叶顶的间隙流与冷却射流相互作用的流动机理以及顶部喷气冷却对凹槽壁面换热效果的影响,重点分析了吹风比、冷却孔倾斜角、冷却孔进气角以及固体材料导热系数对壁面Nu数的影响. 结果表明: 大吹风比（M=1.5）能有效改善凹槽近压力面一侧肋条及底部的换热,Nu数分布更加均匀;进气角产生的“喷射效应”改变了冷却气流高速区的出口相对位置,当进气角大于0°时,冷却气体能有效阻隔高温流体使壁面Nu数降低;低导热系数材料降低了气流对固体壁面的对流换热,使得壁面的对流换热更加均匀.      

探讨流固耦合分析方法

流固耦合学是流体力学和固体力学的交叉学科,主要的研究对象是工程中常常遇到的流固耦合现象．简要叙述了研究流固耦合问题的常用方法;讨论了干模态法、交叉迭代法以及LS—DYNA有限元软件分析法,为流固耦合问题的理论计算提供了新的方法和思路,对流固耦合问题的分析有一定的参考价值．     

基于流固耦合的膜结构风压系数

为了研究流固耦合对膜结构风压系数的影响规律,利用计算流体动力学(CFD)软件,计算了不同水平风向角双坡屋面的风压系数,并与风洞试验数据进行了比较,进而在考虑流固耦合作用下,研究了膜结构风压系数.结果表明:CFD软件可以预测双坡屋面的风压系数;考虑流固耦合作用后,膜表面风压系数的分布和大小发生变化;膜的初始预应力对风压系数也有影响;随风速增加,膜结构变形模式也发生变化.     

基于流固耦合的核主泵汽蚀动力特性研究

为研究在考虑流固耦合的基础上,核主泵在发生汽蚀时,汽蚀对叶片的变形及径向力的变化规律,应用数值模拟方法对核主泵在不同汽蚀工况下汽蚀对叶轮最大变形量和径向力进行数值模拟。结果表明:汽蚀发生区域中气体体积分数最大的地方对应于叶片进口的最大变形量处。在汽蚀初生工况时,叶轮最大变形主要受压力脉动的影响,在汽蚀发展工况时,汽蚀仅对叶轮最大变形的幅值产生影响,其波动幅值仍然由压力脉动占主导,汽蚀仅对径向力的位置及波动幅值产生影响。在汽蚀严重工况时,汽蚀是叶轮最大变形波动幅值的主要因素。在此汽蚀工况下,汽蚀不仅对径向力的位置及波动幅值产生影响,而且也对径向力的值也产生明显影响,故在后续设计中需要重点考虑汽蚀对径向力的影响。     

基于流固耦合模型的隧道施工数值分析

地铁隧道施工将不可避免地扰动岩土体,破坏原有地下水渗流场与应力场的平衡状态,从而引起地表沉降和变形,影响地面建筑物的安全和地下管线的正常使用,这些问题都涉及地下水的问题.从地下水与岩土体耦合共同作用角度来分析和研究隧道施工引起的地面沉降问题,运用FLAC3D有限差分程序进行数值模拟,并把数值模拟的结果与工程实测曲线进行比较.     

基于流固耦合的两墨辊对滚的研究

为了提高胶印印刷质量,了解油墨传递过程及油墨传递特性,运用流固耦合算法,对油墨传递的初始时刻进行计算模拟.分析了油墨通过2个相互挤压墨辊的过程及在油墨压力与墨辊间压力共同作用下胶辊的变形和墨层有效厚度,得到油墨流动通道及油墨转移率.根据该分析方法,计算出不同条件下油墨的流动通道和油墨转移率,分析两墨辊对滚转速与墨辊间压力对油墨转移率的影响,并讨论了胶辊的运动机理,得出胶辊的运动是由于油墨的黏性力及硬辊对胶辊的推力共同作用的结果.     

基于流固耦合的离心通风机叶轮强度研究

考虑风机工作时叶轮变形对流场的影响和气动力对叶轮变形和应力的影响,采用软件CFX进行流场计算、ANSYS进行结构计算,以MFX - ANSYS/CFX为数据耦合平台,应用弱耦合方法对风机叶轮强度进行研究.计算结果表明:叶轮最大总变形发生在叶片吸力面的中间位置,最大等效应力发生在前盘;在风机不同的稳定工况下,叶轮最大等效...     

考虑流固耦合的矩形渡槽动力分析

针对大型矩形渡槽的动力分析问题,建立流固耦合(FSI)系统的位移-压力(ui,p)有限元格式,固体域以位移为自由度,流体域以压力为自由度,给出流固耦合系统的动力特性方程;并基于FSI的(ui,p)格式建立槽体-水体-槽墩-基础-地基系统的力学计算模型,采用模态分析法和拟静力法分别求解6种水深(空槽、1/4水深、半槽水深、3/4水深、设计水深、满槽水深)下渡槽的动力特性和动力响应.计算结果表明,基于FSI系统的(ui,p)格式,考虑了槽体与水体的相互作用,提高了计算精度,同时也得出不同水深下渡槽结构动力特性和动力响应的变化规律.     

流固耦合的多元结构深厚覆盖层透水地基的力学特性

深厚覆盖层多元结构坝基在渗流过程中各土层力学差异明显,分析时关注的具体问题也不尽相同,需要深入研究。基于比奥固结理论,考虑土体的非线性流变以及土体固结变形过程中孔隙度、渗透系数、弹性模量及泊松比的变化;借助ADINA流固耦合模块来模拟西藏达嘎水电站坝基渗流场与应力场耦合过程,分析各层力学特性及相互作用。研究表明,透水性较强的表层土体是渗流主要通道,也是渗流进出区和沉降变形体现区,应在上游采取措施提高其压缩模量,下游区域增设反滤层和排水设施;坝基中的粉细砂层是坝基沉降的主要原因,对坝基沉降起主导作用,同时应注意其液化特性对坝基的不利影响;坝基中的承压含水土层对下游上部结构产生向上顶托力,若位置较深,则破坏性较小;坝基深部土层对整个坝基的渗流破坏影响较小,但对沉降和渗流量的影响不可忽视;表层砂卵砾石层和粉细砂层的渗透系数相差较小时,土层间不会发生接触冲刷。此外,还发现坝基孔隙水压力在快速衰减阶段被消散,期间土体固结较快。垂直防渗墙能有效降低渗透坡降和渗流量,将坝基沉降变形控制在防渗墙上游区域,但上游坝基变形对防渗墙产生较大的水平推力,应加大防渗墙尺寸或者采用辅助渗控措施。     

风力机叶轮单向流固耦合工程分析方法研究

风力机风轮的叶片根部为叶轮最薄弱的结构位置.为提高风力机的运行可靠性,对叶片根部进行动态响应分析,利用逆向工程重构风力机叶片,运用ANSYS WorkBench搭建流固耦合模型,研究风力机在运行环境风载荷作用下的叶片整体位移和应力分布.依据叶轮叶片在三维流场的动力响应,进一步研究风轮在复杂工况下运行的稳定性,为风力机的...     

稳定流与三翼圆柱的流固耦合研究

在低雷诺数下,应用有限元数值模型计算了带有三扰流翼板圆柱的涡激振动问题,研究涡的释放形式和圆柱的振动幅度．在数值模型中,针对低雷诺数外部流场采用无量纲的N-S方程,三扰流翼板圆柱振动简化为质量-弹簧的断面系统,通过在流固边界上位移与应力的反复迭代,进行三扰流翼板圆柱与外部流场耦合计算,计算结果表明triangle60型的三扰流翼板可以明显地减小圆柱的涡激振动．