以五轴加工中心为代表的高端数控机床是国家重要战略物资,具有很高的综合性能需求。基于热固耦合分析方法,针对卧式加工中心中承载摆角铣头的动横梁进行结构特性研究。建立焊接式动横梁的实体单元热固耦合有限元模型并进行仿真,分析动横梁在结构静力载荷和热载荷综合作用下的变形和应力。采用多元回归拟合方法,研究不同结构参数对动横梁结构特性的影响规律,并根据影响规律对结构参数进行优化调整。在质量基本不变的情况下,优化后的动横梁焊接结构的Y轴最大位移减少了10.489%,最大应力减少了41.06%。

刷式密封刷丝与转子表面高速接触摩擦产生的摩擦热效应直接影响刷式密封封严性能和使用寿命。基于刷丝-转子系统热固耦合方法建立了刷式密封摩擦热效应数值求解模型,设计搭建了刷式密封摩擦热效应实验装置,应用热成像仪实验研究了刷丝温度分布特性,在实验验证刷丝-转子系统热固耦合数值求解模型准确性基础上,研究了转速、干涉量、刷丝安装角、摩擦时长、刷丝束厚度、后挡板长度对刷式密封摩擦热效应的影响。研究结果表明刷式密封刷丝温度数值计算与实验测量平均误差为8.9%,建立的刷丝-转子系统热固耦合模型具有较高准确性。实验研究得出刷式密封最高温度随刷丝束厚度增大逐渐增大;刷丝束最高温度随着后挡板长度减小而逐渐降低;最高温度随干涉量的增大逐渐增大,0.4 mm相较于0.3 mm干涉量最高温度升高了59.0℃,随着摩擦时长增大,刷...

低温球阀是液化天然气(LNG)接收站中必不可少的流体管道控制装置之一,其在低温工况下工作时阀座密封易发生泄露,严重威胁工业生产的正常运行。本工作基于热固耦合方法研究了LNG接收站用低温球阀唇形密封圈与阀体和阀座的接触特性,包括接触间隙和接触压力。结果表明,受低温介质的影响,唇形密封圈上存在较大温差,导致密封圈上的Mises应力大幅增加,最大Mises应力达到204.92 MPa。相比于常温工况时,低温工况时唇形密封圈的接触间隙变大,接触压力减小,最大接触间隙值达到-0.72 mm。增大弹簧预紧力在一定程度上可以改善低温工况时唇形密封圈的密封性能,增大接触压力。本工作对低温球阀的阀座密封设计和研究具有一定参考价值。

以LNG低温球阀为研究对象,通过对密封必需比压和弹簧预紧力进行理论计算,结合ANSYS Workbench建立阀座与球体接触的有限元模型,进行热固耦合分析,对比静力场和耦合场的模拟结果,结合影响密封面特性的两个关键因素(密封面宽度和压力角)对阀座密封面给出优化建议。结果表明:耦合场的低接触压力均值相比静力场整体减小了13%左右,阀座密封面处的密封比压随着密封面宽度的减小而增大,随压力角的增大并非线性增加。有效的密封面宽度在2.00~4.25 mm之间,有效的压力角范围是45.03~45.38°。

核电站上充泵处于瞬间变化的温度场和热变形场中,在变化的热冲击作用下,会对上充泵的一些关键部位造成损害。此外,由于整个上充泵结构的热变形,对泵的转子的动力学性能产生严重的影响。建立了泵外壳模型,基于热固耦合理论,在阶跃载荷作用下,对其进行三维-热固耦合数值模拟分析,计算出了泵壳的热应力,并通过2种方法对热应力进行了评定。结果表明,泵壳结构体上出现的最大应力为106.74 MPa,小于ASMEⅡ所确定的材料应力强度;最大变形量为1.867 mm,小于外壳体与内壳体之间的间隙;应力叠加法和间接耦合法得出总应力强度分别为107.76 MPa和106.45 MPa,2种方法评定结果基本一致。上充泵热冲击是核电站规范中的强制性考核内容之一,通过热-固耦合仿真分析上充泵外壳体的热应力校核工作,具有实际工程意义。

为研究材料性能对双螺杆压缩机转子结构特性的影响,以LGY03型线为啮合型线的转子为研究对象,基于Realizable k-ε湍流模型,采用CFD/CSD(Computational Fluid Dynamics/Computational Structural Dynamics)耦合求解方法,对压缩机流场达到热平衡时的转子结构特性进行了研究。通过数值模拟分析,得到了40Cr、QT900-2、0Cr18Ni9等转子材料在排气压力为0.6 MPa下的热变形和热应力。研究结果表明转子的热应力、热变形主要与材料的热膨胀系数和弹性模量相关,泊松比对转子变形的影响较小,最后数值拟合得到了阴阳转子最大应变与热膨胀系数及弹性模量的公式,可为转子结构设计提供一定的理论依据。

应用有限元软件ANSYS对超超临界汽轮机主汽调节阀进行瞬态过盈接触分析、热固耦合分析,给出了主蒸汽温度的下降速度和过盈量之间的影响关系。为进一步研究提高阀门效率和结构改进提供参考。

排气歧管在工作状态下,要承受很高的环境温度,而在较高的环境温度下,金属材料的力学性能与热学性能通常会发生较大的变化。文中通过添加实测的各种部件材料随温度变化的性能参数,介绍了某柴油机排气歧管热固耦合分析过程,以及主要使用AVL系列软件与Abaqus软件进行的排气歧管热固耦合分析流程。

口环间隙对离心泵的性能有着重要的影响，不仅产生了容积损失，还改变了离心泵的内部流动结构，从而对轴向力和径向力产生重要的影响，所以口环间隙的选择很重要。在高温热水泵使用过程中，介质的高温对泵的结构有着重要的影响，材料的特性会随着材料温度的变化而发生相应的变化，经常出现泵口环的热变形磨损，甚至造成转子部件的咬死，导致开车失败，严重影响着高温热水泵运行的可靠性。通过对TEG200－400型的热水循环泵进行热固耦合分析，研究在输送200℃热水时，有无冷却水冲洗对热水循环泵口环变形的影响情况，为口环间隙的选择提供了一定的基础。

通过建立液力变矩器闭锁离合器的三维流固耦合模型，计算出整体温度场，模拟了闭锁离合器滑摩过程。建立动力传动系统的数学模型，基于Simulink解析闭锁滑摩过程中的各项参数变化，计算出了滑摩功。最终利用温度场分布以及闭锁过程的滑摩功的结果，在Workbench中分析了不同摩擦副的热流场变化情况。其中闭锁过程热固耦合分析可为车辆闭锁离合器的设计研究提供重要参考。