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工字钢退火过程的有限元仿真及工艺优化
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作者 杨智杰 宁晓骏 +2 位作者 侯庆 周霜林 张杰 《上海金属》 CAS 2024年第5期89-94,共6页
根据工字钢的几何形状和材料特性,采用ANSYS有限元软件建立了工字钢退火过程的热-结构耦合分析模型,并对3种退火工艺的温度场和应力场进行了模拟和分析。结果表明:相比去应力退火和再结晶退火,完全退火工艺的温度最高、热通量最小;去应... 根据工字钢的几何形状和材料特性,采用ANSYS有限元软件建立了工字钢退火过程的热-结构耦合分析模型,并对3种退火工艺的温度场和应力场进行了模拟和分析。结果表明:相比去应力退火和再结晶退火,完全退火工艺的温度最高、热通量最小;去应力退火和再结晶退火可能导致材料内部应力积累,使工字钢的应力分布不均匀;完全退火后材料晶体结构发生了重排和再结晶,使工字钢的热应力和热应变显著减小,使用可靠性提高。 展开更多
关键词 工字钢 退火 热-结构耦合 有限元分析 热应力
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高速电主轴热-结构耦合及选材分析 被引量:1
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作者 问梦飞 钟建琳 +2 位作者 彭宝营 王鹏家 王增新 《机床与液压》 北大核心 2023年第4期158-163,共6页
高速电主轴热变形问题一直是影响加工精度的重要因素。为降低电主轴的温升和轴向热伸长量,对某电主轴的热源及热边界条件进行分析,利用ANSYS Workbench软件进行热-结构耦合仿真,得到电主轴温度场和热结构耦合场;搭建实验台测试电主轴系... 高速电主轴热变形问题一直是影响加工精度的重要因素。为降低电主轴的温升和轴向热伸长量,对某电主轴的热源及热边界条件进行分析,利用ANSYS Workbench软件进行热-结构耦合仿真,得到电主轴温度场和热结构耦合场;搭建实验台测试电主轴系统的温度场和轴向热伸长,验证有限元模型建立的正确性。最后选用38CrMoAl、ZrO_(2)、Si_(3)N_(4)、玻璃陶瓷作为主轴材料进行热-结构耦合对比分析。结果表明:陶瓷材料在热态性能方面优于钢材,玻璃陶瓷材料热态性能最好。 展开更多
关键词 高速电主轴 热变形 热-结构耦合 陶瓷材料
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基于ABAQUS的高速列车齿轮系统热结构耦合分析 被引量:1
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作者 侯琬儿 李晓峰 +1 位作者 王得羽 周世新 《机械研究与应用》 2023年第1期131-135,共5页
高速列车齿轮在最高转速/转矩下会产生高温,温度过高会使齿轮系统发生热变形,容易导致齿轮轮齿折断、传动失效等问题。首先研究不同摩擦系数对齿轮表面温度的影响,采用ABAQUS/Explicit方法对最高转速/转矩及不同摩擦系数下的热应力和名... 高速列车齿轮在最高转速/转矩下会产生高温,温度过高会使齿轮系统发生热变形,容易导致齿轮轮齿折断、传动失效等问题。首先研究不同摩擦系数对齿轮表面温度的影响,采用ABAQUS/Explicit方法对最高转速/转矩及不同摩擦系数下的热应力和名义应力进行对比。结果表明:摩擦系数越大,高速列车齿轮系统热应力和名义应力之差越大;当摩擦系数为0.1时,热应力和名义应力峰值较小;在0.02 s内高速列车齿轮系统热应力和名义应力最高点均处于齿根处。其次采用热结构耦合研究不同材料比热容对高速列车齿轮系统温度影响,结果表明:高速列车齿轮在比热容为700 J/(kg·℃)时较合适。本研究为高速齿轮系统的结构设计和工程应用提供了一种新思路。 展开更多
关键词 高速列车齿轮 摩擦系数 热结构耦合 显示动力学 热应力 名义应力
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考虑热效应影响的指尖密封接触强度分析 被引量:5
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作者 张延超 焦丹丹 +4 位作者 吴鲁纪 赵蕊 崔亚辉 冉宝春 王伟 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期413-418,共6页
指尖密封作为柔性高速动态密封装置,其在航空发动机、燃气轮机等重大设备的高速密封部位具有良好的应用前景。但高速高温条件下,摩擦生热和环境温度对指尖密封配副接触强度具有重要影响,进而影响其密封性能,探索其影响机理成为指尖密封... 指尖密封作为柔性高速动态密封装置,其在航空发动机、燃气轮机等重大设备的高速密封部位具有良好的应用前景。但高速高温条件下,摩擦生热和环境温度对指尖密封配副接触强度具有重要影响,进而影响其密封性能,探索其影响机理成为指尖密封性能设计中的关键。为此,研究针对指尖密封实际工况条件,将摩擦生热转化为热流密度边界条件,同时计入密封介质温度的影响,构建了指尖密封系统的热结构耦合分析模型,研究了热效应对指尖密封/转子配副接触强度的影响规律,并进行了物理试验验证。研究结果表明,高速条件下摩擦生热对密封配副接触强度具有重要影响,转速为15 000 r/min时,室温条件下,摩擦效应导致指尖密封局部温度升高超过370℃,指尖靴/转子摩擦配副间接触压力增大近10%;高温条件下,考虑热效应影响后,导致局部接触压力相对于不考虑热效应影响时减小了90%;性能试验结果表明考虑热效应后,密封上下游压力差为0.4 MPa时,指尖密封泄漏试验结果的最大误差仅为16.5%,而不考虑热效应影响时,最大误差达到了72.8%,验证了考虑热效应的必要性和热分析方法的合理性,为高温、高速条件下的指尖密封性能设计提供了重要参考。 展开更多
关键词 指尖密封 热结构耦合 摩擦热 接触强度 热效应
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三维数字模拟技术在汽轮机低压汽缸汽密性设计中的应用 被引量:4
5
作者 陈伯树 魏军 +2 位作者 杜连庆 何成君 平路光 《汽轮机技术》 北大核心 2011年第1期14-16,13,共4页
随着大容量、高参数火电机组的不断发展,机组整体汽密性的设计对机组安全性和效率的影响变得越来越重要。将全三维非线性热固、流固耦合数值模拟技术引入到大型汽轮机机组低压汽缸及其部件的汽密性设计分析中,通过对结构的全新改进和优... 随着大容量、高参数火电机组的不断发展,机组整体汽密性的设计对机组安全性和效率的影响变得越来越重要。将全三维非线性热固、流固耦合数值模拟技术引入到大型汽轮机机组低压汽缸及其部件的汽密性设计分析中,通过对结构的全新改进和优化解决了华能沁北电厂和大唐乌沙山电厂低压汽缸漏汽问题,提高了机组效率。 展开更多
关键词 大型汽轮机机组 汽密性 热固耦合 流固耦合 非线性
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离合器压盘温度场与应力场分析及改进 被引量:4
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作者 朱茂桃 司俊领 +1 位作者 姚鹏 田乃利 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第2期821-826,共6页
针对离合器接合过程中,压盘滑摩温度过高发生的烧蚀、热变形现象,利用ABAQUS仿真软件建立了三维有限元分析模型。结合压盘的实际工作状况采用直接耦合法进行热结构耦合仿真,得到了压盘的温度场与应力场,并研究了滑摩转速、压力和压盘厚... 针对离合器接合过程中,压盘滑摩温度过高发生的烧蚀、热变形现象,利用ABAQUS仿真软件建立了三维有限元分析模型。结合压盘的实际工作状况采用直接耦合法进行热结构耦合仿真,得到了压盘的温度场与应力场,并研究了滑摩转速、压力和压盘厚度对压盘温度场及应力场的影响,同时针对翘曲变形,通过在滑摩面增加内锥度对压盘结构进行了优化。结果表明:高转速差会增大压盘滑摩温度与应力,压盘摩擦接触区域向内径移动,翘曲变形更加严重;压力的增大同样会增大滑摩温度与应力,但对摩擦接触的影响较小;压盘厚度增大能增加压盘的热容量,同时也会使温度与应力更加集中;增加压盘内锥度能显著改善压盘滑摩面的温度与应力分布,最高值分别下降了11.8%、5.4%,摩擦副有效接触面积增加,提高了离合器的工作性能与稳定性。 展开更多
关键词 离合器压盘 热结构耦合 温度场 应力场 结构优化
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第三代百万核电AP1000汽轮机低压模块数值分析 被引量:4
7
作者 陈伯树 杨凯利 +1 位作者 王洋 平路光 《热力透平》 2011年第3期212-214,224,共4页
采用全三维非线性热固耦合和流固耦合仿真技术,分析了第三代百万核电机组低压模块在运行工况时各部件的应力、位移以及螺栓载荷等参数。重点探讨低压模块的刚度和汽密性的设计问题。解决了以往我国汽轮机机组(如亚临界、超临界600MW机组... 采用全三维非线性热固耦合和流固耦合仿真技术,分析了第三代百万核电机组低压模块在运行工况时各部件的应力、位移以及螺栓载荷等参数。重点探讨低压模块的刚度和汽密性的设计问题。解决了以往我国汽轮机机组(如亚临界、超临界600MW机组)设计低压模块时无法综合考虑的众多影响汽密性的问题,如:低压静止各部件刚度、变形和温度引起的热变形以及连接螺栓合理分布等,避免了机组(如超临界600MW机组)低压模块动静碰磨和漏汽严重等事故的发生,极大提高了机组的燃煤效率。 展开更多
关键词 第三代百万核电 汽密性 AP1000 热固耦合 非线性 CAP1400
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固定管板式换热器强度分析与评定 被引量:4
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作者 庄严 吕明璐 +2 位作者 张瑶 李旭 王诗茹 《当代化工》 CAS 2018年第3期566-568,共3页
以某固定管板式换热器为研究对象,通过对其几何模型进行简化,建立可用于ANSYS求解的网格化模型,进行结构及热结构耦合两种工况下的应力分析,并对其进行了应力校核,为固定管板式换热器设计提供参考和依据。
关键词 固定管板 结构 热-结构耦合 强度分析 应力评定
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基于ANSYS的平板焊接热-结构耦合场数值模拟
9
作者 刘奇 田辈辈 赵锋 《机械工程师》 2023年第8期30-33,共4页
采用ANSYS软件对平板焊接过程进行了数值模拟分析,通过APDL语言编写程序,建立平板对接有限元模型,利用体生热率热源模型和“生死单元”法动态模拟了焊缝金属的熔覆过程,最后对焊接过程的温度-应力耦合场进行了模拟。后处理时,通过选择... 采用ANSYS软件对平板焊接过程进行了数值模拟分析,通过APDL语言编写程序,建立平板对接有限元模型,利用体生热率热源模型和“生死单元”法动态模拟了焊缝金属的熔覆过程,最后对焊接过程的温度-应力耦合场进行了模拟。后处理时,通过选择不同方向上的路径进而得到对应的热结构耦合场中的温度变化曲线和残余应力分布曲线,结果显示与实际焊接过程规律相符,为工程实际中焊接模拟的可靠性分析提供了有益参考。 展开更多
关键词 焊接模拟 ANSYS 有限元分析 热-结构耦合 残余应力
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基于热-结构顺序耦合对机床主轴箱环境温度的热特性分析 被引量:2
10
作者 李志伟 《机械研究与应用》 2017年第2期96-100,共5页
以轮槽数控铣床为研究对象,利用有限元软件中热-结构顺序耦合功能对机床主要热源主轴箱在运行中受环境温度影响进行热特性分析。为了能够准确揭示环境温度对机床主轴箱在运行中的热特性影响,通过模拟主轴箱在20℃~32℃的环境温度状态,... 以轮槽数控铣床为研究对象,利用有限元软件中热-结构顺序耦合功能对机床主要热源主轴箱在运行中受环境温度影响进行热特性分析。为了能够准确揭示环境温度对机床主轴箱在运行中的热特性影响,通过模拟主轴箱在20℃~32℃的环境温度状态,结果表明:当主轴箱运行的环境温度从20℃升高到32℃,主轴前端的热变形从52μm增加到187μm,同时随着环境温度升高,主轴前端热变形加剧。主轴箱的热特性受环境温度影响很大,对于轮槽数控铣床这样大型精密加工设备,应该合理降低环境温度变化对主轴箱加工精度的影响,提高机床加工的整体稳定性。 展开更多
关键词 主轴箱 热-结构顺序耦合 环境温度 热特性分析
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基于ANSYS Workbench的热结构耦合变厚度轴向运动梁动力学研究 被引量:2
11
作者 唐福强 程闻笛 +1 位作者 赵仁豪 丁超 《机械研究与应用》 2020年第1期89-92,共4页
以变厚度轴向运动梁为对象,研究了梁在热结构耦合条件下的动力学特性。采用有限元软件ANSYS Workbench对变厚度轴向运动梁进行热结构耦合分析。结果表明,随着温度的升高,梁的应力应变逐渐增大;梁的厚度比、运行速度对其应力应变也有影响... 以变厚度轴向运动梁为对象,研究了梁在热结构耦合条件下的动力学特性。采用有限元软件ANSYS Workbench对变厚度轴向运动梁进行热结构耦合分析。结果表明,随着温度的升高,梁的应力应变逐渐增大;梁的厚度比、运行速度对其应力应变也有影响,厚度比越小,应力应变越大,速度越大,应力应变越大。该研究结果对变厚度轴向运动梁的实际生产和应用具有一定理论指导意义。 展开更多
关键词 热结构耦合 轴向运动 ANSYS WORKBENCH 变厚度梁
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液黏离合器径向沟槽摩擦片热力特性分析 被引量:2
12
作者 崔佳森 王匀 +3 位作者 陈立宇 陈哲 杨夏明 谢方伟 《机械传动》 CSCD 北大核心 2018年第5期77-81,共5页
综合考虑摩擦片与工作介质油的对流换热作用,建立摩擦副混合摩擦阶段热结构耦合物理模型,采用有限元法对带有径向槽的摩擦片在混合摩擦过程中的温度场和应力场进行计算和分析。在相同工况下对比分析摩擦片表面沟槽的宽度和深度对摩擦片... 综合考虑摩擦片与工作介质油的对流换热作用,建立摩擦副混合摩擦阶段热结构耦合物理模型,采用有限元法对带有径向槽的摩擦片在混合摩擦过程中的温度场和应力场进行计算和分析。在相同工况下对比分析摩擦片表面沟槽的宽度和深度对摩擦片温度场的影响和应力场分布,研究发现摩擦片沟槽区的温度远低于摩擦接触区,接触区域的中心形成温度较高的热斑,摩擦片温度随着沟槽宽度的增加而降低,随着沟槽的深度增加先降低后增加。研究结果对液黏离合器运行过程中摩擦副温度场和应力场的预估及摩擦副的设计具有理论和工程指导价值。 展开更多
关键词 液粘离合器 摩擦片 温度场 等效应力 热结构耦合
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盘式制动器热结构耦合分析 被引量:2
13
作者 袁强 张翠平 齐丽丽 《煤矿机械》 北大核心 2013年第6期109-111,共3页
在盘式制动器图纸的基础上,建立了其三维模型。根据摩擦生热的理论,应用有限元软件Abaqus对制动盘进行了在紧急制动工况下的热结构耦合分析,得到了盘式制动器的温度场和应力场的重要信息。结果表明:在制动开始时,制动盘的温度场及应力... 在盘式制动器图纸的基础上,建立了其三维模型。根据摩擦生热的理论,应用有限元软件Abaqus对制动盘进行了在紧急制动工况下的热结构耦合分析,得到了盘式制动器的温度场和应力场的重要信息。结果表明:在制动开始时,制动盘的温度场及应力场呈非轴对称分布,在制动结束时,制动盘的温度场及应力场接近于轴对称分布。 展开更多
关键词 盘式制动器 热结构耦合 温度场 应力场
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液氢温区下单温区双管道绝热支撑的热-结构耦合研究分析 被引量:1
14
作者 艾丽斯佳 胡石林 +1 位作者 储诚节 吴全锋 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期54-58,64,共6页
以液氢温区下的单温区低温双管道为研究对象,对其进行了热流分析,建立了数学模型及几何模型,采用有限元方法进行了热-结构耦合分析求解,分析了不同壁厚下漏热、应力及形变的变化规律,和不同隔热孔径下的漏热、应力及形变的变化规律。研... 以液氢温区下的单温区低温双管道为研究对象,对其进行了热流分析,建立了数学模型及几何模型,采用有限元方法进行了热-结构耦合分析求解,分析了不同壁厚下漏热、应力及形变的变化规律,和不同隔热孔径下的漏热、应力及形变的变化规律。研究结果表明:壁厚减小,漏热值减少,绝热支撑总体应力增加,支撑形变增大;相同壁厚下,隔热孔孔径增大,漏热值减小,支撑应力减小,形变增大。最终,针对某工程使用的单温区双低温管道,拟合出了壁厚与各个参数量的曲线、方程及漏热值与最大应力的函数方程式,得出最薄壁厚可取为0.638 mm。针对隔热孔孔径的优化,拟合出了孔径与漏热及最大形变的曲线、函数,确定了支撑的最优孔径为82.9 mm。 展开更多
关键词 低温管道 绝热支撑 热-结构耦合 液氢温区
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基于顺序耦合对主轴箱环境温度的热特性分析
15
作者 李志伟 《机械工程与自动化》 2017年第6期9-11,共3页
以轮槽数控铣床为研究对象,利用有限元软件中热结构顺序耦合功能对机床主轴箱在运行中受环境温度影响进行热特性分析。为了准确揭示环境温度对主轴箱在运行中的热特性影响,通过模拟分析了主轴箱在20℃~32℃环境温度的状态。分析结果表明... 以轮槽数控铣床为研究对象,利用有限元软件中热结构顺序耦合功能对机床主轴箱在运行中受环境温度影响进行热特性分析。为了准确揭示环境温度对主轴箱在运行中的热特性影响,通过模拟分析了主轴箱在20℃~32℃环境温度的状态。分析结果表明:当主轴箱运行的环境温度从20℃升高到32℃,主轴前端的热变形从52μm增加到187μm;同时随着环境温度升高,主轴前端热变形加剧。 展开更多
关键词 主轴箱 热结构顺序耦合 环境温度 热特性分析
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基于COMSOL的加工中心热结构耦合仿真分析 被引量:2
16
作者 孙军 沈卓群 +1 位作者 张鹏 崔楠 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期526-533,共8页
目的对TX1600G加工中心镗床系统进行热结构耦合仿真分析,得到镗床系统的温度变化和变形规律,并验证仿真结果的正确性.方法应用SolidWorks软件进行三维实体建模,并与COMSOL Multiphysics通过接口连接,确定热边界条件,建立仿真模型,进行... 目的对TX1600G加工中心镗床系统进行热结构耦合仿真分析,得到镗床系统的温度变化和变形规律,并验证仿真结果的正确性.方法应用SolidWorks软件进行三维实体建模,并与COMSOL Multiphysics通过接口连接,确定热边界条件,建立仿真模型,进行热结构耦合分析,并与实验数据进行对比.结果系统达到热平衡状态时,最高温度为21.9℃,发生在主轴后轴承处,主轴前端面中心点的总位移为39.29μm,X方向位移分量为4μm,Y方向为12μm,Z方向为37.2μm.仿真得到的温度变化曲线、最高温度、位移量和位移方向与实验结果基本一致,基本反映出实验测得的情况.结论应用COMSOL对加工中心进行热结构耦合研究,得到的平衡状态温度分布和位移分布能够有效地反映实际情况,可以为加工中心的优化设计提供理论依据. 展开更多
关键词 COMSOL 热结构耦合分析 有限元 加工中心
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基于ANSYS Workbench的数控车床主轴系统热-结构耦合分析 被引量:18
17
作者 何俊 赖玉活 +2 位作者 罗锡荣 罗晓龙 房学明 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2011年第7期19-22,共4页
在有限元法与热应力学分析基础上,建立数控车床主轴系统的有限元模型,计算主轴系统热特性分析的边界条件.利用有限元分析软件ANSYS Workbench对主轴系统进行热-结构耦合分析,得到主轴系统的温度场分布和热变形,通过实验验证模型的正确... 在有限元法与热应力学分析基础上,建立数控车床主轴系统的有限元模型,计算主轴系统热特性分析的边界条件.利用有限元分析软件ANSYS Workbench对主轴系统进行热-结构耦合分析,得到主轴系统的温度场分布和热变形,通过实验验证模型的正确性。同时计算不同主轴转速对主轴系统温升及热变形的影响,分析结果为主轴系统的优化设计及误差补偿提供了一定的依据。 展开更多
关键词 数控车床 热-结构耦合 主轴系统 热变形
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固体火箭发动机喉衬流场及热结构耦合分析 被引量:18
18
作者 张晓光 王长辉 +1 位作者 刘宇 任军学 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期579-583,共5页
为了准确预示固体火箭发动机喉衬在燃气环境中的烧蚀传热及热结构行为,建立了基于FLUENT流体计算软件和ANSYS结构分析软件的流场及热结构耦合分析模型。由FLUENT采用整场离散、整场求解的方法进行流固耦合烧蚀传热模拟,得到的压强及温... 为了准确预示固体火箭发动机喉衬在燃气环境中的烧蚀传热及热结构行为,建立了基于FLUENT流体计算软件和ANSYS结构分析软件的流场及热结构耦合分析模型。由FLUENT采用整场离散、整场求解的方法进行流固耦合烧蚀传热模拟,得到的压强及温度分布导入ANSYS进行结构分析,实现了流场与烧蚀传热的双向耦合以及流场、热到结构的单向耦合。算例结果表明,在发动机工作过程中,喉衬内壁对流换热系数因壁温升高而逐渐降低;内壁温度及烧蚀率遵循内壁热流密度的分布规律,在喉部上游达到峰值;喉部区域对流换热严重,固相材料温度梯度高,是应力集中区。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 喉衬 流场及热结构耦合 烧蚀
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高超声速复杂气动问题数值方法研究进展 被引量:16
19
作者 王江峰 伍贻兆 +3 位作者 季卫栋 樊孝峰 赵法明 吕侦军 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期159-175,共17页
高超声速流场具有复杂流动特征,其中真实气体效应、磁流体干扰效应和力热结构耦合效应等对气动力分析产生了重要影响。将流体力学研究扩展到分子动力学、电磁流体力学以及流固耦合等交叉学科领域,这给数值模拟方法带来了巨大挑战。针对... 高超声速流场具有复杂流动特征,其中真实气体效应、磁流体干扰效应和力热结构耦合效应等对气动力分析产生了重要影响。将流体力学研究扩展到分子动力学、电磁流体力学以及流固耦合等交叉学科领域,这给数值模拟方法带来了巨大挑战。针对高超声速气动力/热分析的热点问题,重点关注高温效应与低密度流动效应、磁流体干扰效应和力热结构耦合效应等,结合算例分析了相应的数值求解技术;在气动热方面主要比较了3类求解方法(纯工程方法、纯数值方法和基于Prandtl边界层理论的方法),并给出了相应算例;对于气动力/热/结构耦合问题,从耦合模型及耦合计算方法两方面开展了分析。最后指出了高超声速复杂气动问题数值求解技术未来需重点关注的几个方面。 展开更多
关键词 高超声速 数值模拟 气动加热 磁流体力学 气动热弹性力学 气动力/热/结构耦合
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基于ANSYS的滑动摩擦热结构耦合分析 被引量:10
20
作者 王仕仙 徐建生 卢霞 《武汉工程大学学报》 CAS 2009年第5期67-71,共5页
利用ANSYS有限元软件分析了在摩擦热和力场的耦合作用下,材料摩擦表面滑动接触区的局部温度变化、应力变化等特性.结果表明:在摩擦滑移过程中,磨损表面相当于接受固定热源作用,接触区温度逐渐上升,温度存在起伏波动现象,温度最高点在接... 利用ANSYS有限元软件分析了在摩擦热和力场的耦合作用下,材料摩擦表面滑动接触区的局部温度变化、应力变化等特性.结果表明:在摩擦滑移过程中,磨损表面相当于接受固定热源作用,接触区温度逐渐上升,温度存在起伏波动现象,温度最高点在接触面中线区域,温度从接触面向四周呈递减趋势,而且温度梯度越来越小;同时,接触应力、摩擦应力也发生变化.滑动过程的热效应问题研究将有助于揭示接触过程中材料表面磨损机理. 展开更多
关键词 滑动摩擦 ANSYS 热结构耦合
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