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三通管接头流—固—热多场耦合性模拟与计算
| 论文题名： | 三通管接头流—固—热多场耦合性模拟与计算 |
| 关键词： | 三通管接头;流固热耦合;力学性能;数值仿真 |
| 摘要： | 为了研究三通管接头在流体输运过程中力学性能的一些变化，文章通过多物理场耦合程序—MpCCI，将结构场计算软件ABAQUS以及流场计算软件FLUENT联立起来，对三通管接头其力学性能变化分别进行了流固耦合和流固热耦合的数值仿真。 结果显示:在结构场和流场两物理场的共同作用下，三通管接头的应力应变和位移发生了变化，其中位移的变化体现的是流体对管道的冲击所产生的膨胀力的大小，即管接头在冲击力作用下产生了径向向外的膨胀力；此外在三通管存在尖角以及管接合的区域，应力集中的现象很明显。随着施加温度场，在相同的流场边界条件和对应相同的结构场边界条件下，流固热耦合计算得出管对应部位的应力应变、位移比没有温度场的流固耦合计算得到的这些数据分别都大了许多倍；并且此时在三通管存在尖角以及管接合的区域，应力集中更严重、强度更大、应力集中的区域也更大。 比较流固耦合计算和流固热耦合计算下的三通管接头力学性能发现，三通管内壁有温度场时其力学性能指标比只有流固两个作用场下的力学性能指标大许多，这说明温度场的施加作用对三通管接头力学性能的影响是极大的。这就使得我们在研究三通管的时候必须要参考温度场的协同影响作用。 同时在基于多物理场耦合的复杂工况下，对三通接头入口的速度边界条件通过UDF进行了改变，然后对其进行流固热耦合分析计算。通过对结果的分析发现，改变三通接头入口的速度边界条件，三通管的力学性能会随着入口速度的变化而相应的变化。但是与温度场对三通管力学性能的影响相比，这种改变速度边界条件对三通管力学性能的影响较小。 本文通过对三通管接头进行了多种工况下的多场耦合分析，对比耦合分析的计算结果，验证了采用协同耦合仿真的有限元分析方法来研究三通接头的多物理场耦合问题的方法是可行的，并可为实际工程中实验成本高、不能可视化的多物理场耦合问题的解决提供一些参考。 |
| 作者： | 张志鑫 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 李旭东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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