流固耦合系统振动分析方法

根据流体与固体本构关系,采用模态综合技术得到了流固耦合振动分析数学模型;同时探讨了其求解过程及解析结果的物理意义。     

基于流固耦合的离心泵蜗壳振动特性优化

针对具有超厚叶片的离心泵叶轮与蜗壳匹配问题,采用双向耦合方法对3种蜗壳结构产生的振动位移和振动速度进行了数值模拟。计算结果表明,由于叶轮与隔舌之间的流场动静干涉作用,蜗壳受到交替的激振力作用,在不同时刻振动位移和振动速度分布呈周期性变化;蜗壳基圆直径与叶轮直径的比值D3/D2对蜗壳振动有明显的影响,当D3/D2≤1.013时,超厚叶片出口压力诱导蜗壳振动强烈;当D3/D2逐渐增大时,蜗壳振动明显减弱。在设计工况下,方案A（D3/D2=1.013）振动位移最大值为4.288×10-6m,振动速度最大值为8.547×10-4m/s;方案C（D3/D2=1.19）振动位移最大值为2.923×10-6m,振动速度最大值为5.253×10-4m/s;优选方案B（D3/D2=1.13）的振动最小,其位移和速度最大值分别为2.56×10-6m和4.823×10-4m/s,仅约为方案A的60%。该结果也验证了径向力的作用规律与蜗壳振动特性的直接关联性。     

一种空间管路的复模态模型及流固耦合振动分析

就三维管路问题讨论了当存在流体参变作用时结构模型应具有的形式,用复模态综合技术得到存在弯拐时管路的流固耦合模型,并将理论结果与计算结果进行了比较。     

基于流固耦合的泵组管系振动分析

为了找出管系的振源以及产生的原因,采用有限元法计算管系的模态和谐响应.管壁选用壳单元划分,管壁内流体则采用流体单元,建立了包括泵组的三维空间管系的流固耦合模型,考虑管系的柔性支撑边界条件,进行迭代求解.计算表明,在水泵电机二倍转频48.3Hz附近,管系频率较集中,各测点频率响应数值均较大,50Hz时3号泵出水管垂直方向最大位移响应达13.96mm,计算结果与LMS动态测试系统的测试结果一致.泵组管系的振动原因是由于泵的周期性运动,造成管道内压力和流量的脉动,其变化频率和管系固有频率接近从而引起了共振.     

汽车动力总成-整车系统耦合振动分析

针对汽车发动机引起的整车振动问题,本文将动力总成悬置系统置于整车环境,研究其耦合振动特性。建立了包含动力总成和整车、车身和悬架系统的多体动力学模型,分析了动力总成与整车系统的耦合振动问题。研究结果表明,整车模型的振动特性与6自由度悬置系统模型的振动特性存在差异。经对悬置系统进行参数优化,其减振效果得到了有效改善。     

柴油机喷射系统高压油路的流固耦合仿真

泵-管-嘴式喷油系统中喷油嘴与高压油管的结构参数决定燃油的喷雾质量,从而影响整个柴油机的燃烧状况。通过计算流体力学(CFD)理论,利用数值仿真方法建立了某385型高速直喷柴油机喷油系统的计算模型,对高压油管和喷油器油道的液力过程进行了流固耦合仿真,较为准确地模拟了燃油在油道内的流动过程,分析了油管长度对喷雾特性的影响,进而确定了合适的高压油管几何尺寸,为后期的柴油机燃油喷射系统的研究提供理论依据。     

基于ABAQUS的汽车防抱死系统流固耦合分析

以汽车防抱死系统关键部件球阀为研究对象,将球阀分为结构模型和流体模型分别定义,计算了球阀应力分布、位移曲线、速度等值线图、压强等值线图。改变流体模型输入端压强,观察求解结果的变化,进一步了解球阀模型在流场变化下的稳定性与稳定极限。对流体模型和结构模型的前处理设置、流固耦合接触面定义、协同仿真与后处理的研究,为汽车防抱死系统流固耦合问题与实际系统设计提供了参考。     

基于双向流固耦合的混流泵叶轮力学特性研究

基于双向同步求解方法对混流泵内流场和叶轮结构响应进行联合求解,研究流固耦合作用下混流泵叶轮转子的力学特性。流场计算采用雷诺时均方法和标准k-ε湍流模型,结构响应采用弹性体结构动力学方程。通过对比分析流固耦合前后流道内不同位置压力监测点的压力脉动、外特性变化,研究流固耦合作用对混流泵流场的影响,并基于双向流固耦合分析了叶轮叶片的变形与动应力分布。研究结果表明,流固耦合作用对导叶出口处压力脉动幅值影响较大,耦合后扬程和功率波动幅值有所增加,而效率有所下降。考虑流固耦合作用,叶片最大变形发生在叶片出口边背面靠近轮缘处,最大变形量约为0.062 7 mm;最大等效应力发生在叶片背面靠近轮毂出口边附近,最大等效应力约19.85 MPa;采样点耦合动应力呈现周期性变化,轮缘与轮毂上动应力幅值相差3个数量级,轮毂处相比其他位置更易发生疲劳破坏。研究结果为混流泵叶片的结构设计和可靠性分析提供了参考依据。     

FBRE隔振系统的振动耦合特性研究

传统的隔振设计方法视基础为绝对刚性，忽略基础的动态特性，模型粗糙，隔振效果很差。针对机器的弹性安装，运用弹性隔振理论，采用导纳观点推求了FBRE隔振系统的力传递率控制方程，探讨了机器、隔振元件和基础的动态耦合特性，并通过计算机仿真找出了系统与梁的模态耦合规律，为弹性基础隔振提供了设计依据。     

高速磨削主轴系统机电耦合振动有限元仿真

随着科学技术的快速发展,磨削加工机械化水平不断提升,这一过程中,高速磨削主轴系统得到了广泛的应用。本文利用有限元仿真分析方法,对磨削主轴系统机电耦合振动规律进行了分析。     

流固耦合作用对离心泵内部流场影响的数值计算

采用双向同步求解的方法对离心泵内流场和叶轮结构响应进行联合求解,研究了叶轮流固耦合作用对离心泵内部流场的影响.流场模拟基于Reynolds时均化N-S方程和标准k-ε两方程湍流模型,采用多重坐标系法;结构响应基于弹性体结构动力学方程.并将计算所得的流道网格变形、流场静压和速度的分布以及径向力等结果与非流固耦合计算的流场进行对比分析.分析结果表明,流固耦合作用使得流体和固体区域计算网格发生微小变形,这不仅会改变流体对固体载荷的分布,而且会影响结构对流体的做功作用,从而影响流场的分布;叶片相对隔舌不同位置时,叶轮出口处和蜗壳流道内流场的静压分布变化趋势不同;流场速度变化主要出现在叶片和叶轮出口附近;各时间点上径向力的大小和方向变化较明显.     

多功能水泵控制阀在水厂的应用

为了解决水厂设计中水泵常见的水锤问题，克服传统的手动闸阀和止回阀诸多不利的缺点，减少故障几率，提高水厂的安全生产可靠性，在沾化水厂二级泵房管道上安装了JD745X型多功能水泵控制阀替换止回阀，原手动控制阀保留并作为检修阀使用。经过多年运行及数据分析，认为此水泵控制阀是一种兼水泵控制、止回、消除水锤三种功能于一体的控制阀门，在解决各种故障问题上，具有良好的运行效果，是水泵压水管阀门的更新换代产品，值得推广应用，具有较广的应用前景。     

机电耦合对MHEV动力系统轴系振动的影响

对引起轻度混合动力电动汽车(MHEV)动力系统轴系振动的电磁因素进行了分析,揭示了机械和电磁两方面相互耦合作用对振动的影响规律。电机转子的电磁转矩、扭转刚度和阻尼的作用将改变原发动机系统轴系的动态特性。对电机助推和发电2种不同模式下系统轴系振动特性进行了理论仿真和实验的定性研究,两者结果体现了较好的一致性。     

基于流固耦合的多级潜水泵叶轮结构强度分析

利用ANSYS的Workbench平台,通过单向流固耦合模型对叶轮的应力应变进行了数值研究.分别计算出叶轮受流体压力及离心力载荷作用所产生的最大等效应力及变形量,进一步获得2种载荷共同作用时的效果.在此基础上,研究了叶轮最大等效应力及变形量随流量的变化特征,并对叶轮进行结构强度校核.结果表明,叶轮最大等效应力及变形量主要受流体压力作用影响,而受离心力的影响较小.当流量逐渐增加,叶轮最大等效应力先增大后减小,叶轮变形量则逐渐减小.强度校核结果表明,叶轮符合强度要求.     

流固耦合作用对螺旋离心泵流场影响的数值分析

为研究流固耦合作用对螺旋离心泵内部流场的影响,以ZJ200-25型螺旋离心泵为研究对象,应用计算流体力学软件CFX12.1和有限元软件ANSYS Workbench对螺旋离心泵进行了考虑内部流场和结构相互作用的两场交替联合求解,并以相同的设置对不考虑流固耦合作用的内部流场进行了计算.对比分析两种计算方法得到的流场发现,考虑流固耦合作用后:泵进口处的压力波动加剧,出口压力波动强度降低,进出口波动频率不变,但相位有改变;速度分布满足共同的规律,但在小流量工况下差别最大,同时在叶片与隔舌处于相干位置时,隔舌附近流动也受到明显影响;径向力大小随时间变化规律一致,但波动范围减小;考虑流固耦合作用后叶轮流道内流动更加不对称.     

考虑流固耦合的泵闸组合闸门结构自振特性研究

研究设计了一种新型泵闸组合闸门结构。为避免新型闸门结构低阶自振频率落在水流脉动荷载高能区内而引发共振,建立水体-泵闸组合闸门结构耦合模型,采用ANSYS软件分析结构的动力特性变化规律,分析了闸门上、下游水位及门体结构上潜水泵布置方案等因素的影响。结果表明:随着水位的升高和闸门开度的减小,结构自振频率显著降低;闸门的第一阶振型由沿竖向的整体振动,逐渐转变为面板顺水流方向的弯曲振动;水泵安装个数越多,泵闸组合闸门结构自振频率越低,将水泵集中布置于门叶中部时有利于均衡结构各部位的振动特性,可为该新型泵闸组合闸门结构的设计提供依据。     

DCT液压系统中阀口开度对控制性能的影响

为提高双离合自动变速器(DCT)中的液压控制系统的控制精度,以自主研发的七速对置双离合自动变速器的电液控制系统为研究对象,针对同步器和离合器的不同工作特性,通过对滑阀油口开度的控制来实现对同步器和离合器作动缸的动作控制,从而实现动力换挡。仿真结果表明,液压阀油口开度对输出油液的压强和流量有直接影响,通过对油口开度的控制可以使作动缸满足作动要求。     

我国压力补偿灌水器的研究进展

概述了近十年来,国内外压力补偿灌水器的应用情况及研究进展,在综合数值模拟、快速成型技术、可视化试验平台等多种先进技术手段的基础上提出了压力补偿灌水器比较完善的开发路线,并对该路线中涉及的关键问题进行了讨论。补偿机理的研究是压力补偿灌水器设计研发的核心,本文通过课题组已完成的部分工作,指出采用流固耦合方法进行数值模拟,获得灌水器内部压力速度分布及膜片变形情况,结合可视化试验是阐明压力补偿灌水器补偿原理、加快压力补偿灌水器研究的有效途径。