基于SYSWELD的焊接模拟仿真

针对典型焊接构件,采用SYSWELD焊接模拟软件进行模拟,建立了三维模型并进行了网格划分,采用双椭球热源模型,对焊接过程进行了模拟分析,获得了温度场的分布情形,在焊接过程中,焊缝单元的温度随着焊接的进行迅速升高,温度场的形态在整个焊接过程中大体上不发生变化.在焊接变形方面,由于焊缝的纵向收缩,底板在各道焊缝位置都发生了纵向的收缩变形,同时加强筋板也发生纵向收缩变形.通过焊接模拟仿真计算,为改善焊接变形提供了借鉴依据.     

堆焊温度场的三维动态模拟

对堆焊温度场进行了三维瞬态数值模拟，利用ANSYS软件的APDL语言编写程序，实现在移动热源载荷下的有限元计算，采用过渡网格划分技术，减少了有限元模型的节点数，缩短了计算时间。     

基于ANSYS平台的堆焊热应力的动态模拟

建立适当的有限元模型，对平板堆焊过程中温度场、应力场的瞬态变化以及焊后的残余应力和变形进行动态模拟．利用ANSYS软件的APDL语言编写程序，实现移动焊接热源的施加，并采用生死单元法模拟熔池金属的熔化和凝固．     

多物理域耦合求解的轮毂电机温度场

为研究温度变化对电动汽车用轮毂电机的工作性能和使用寿命的影响,采用场路耦合法将轮毂电机有限元模型与外电路联合求解,建立了包含轮毂电机本体、外部驱动控制电路的联合仿真模型,充分考虑了外部激励中时间谐波电流对磁场的影响. 然后,将计算得到的绕组铜耗、定子铁芯损耗、永磁体涡流损耗以及杂散损耗等作为热源,采用磁热耦合法将其耦合到各部件进行瞬态温度场研究,综合考虑了电机工作过程中其损耗分布在时间和空间位置上的瞬态变化特性,热源损耗与温度场实时精确耦合. 详细研究了负载运行时轮毂电机各部件温度随时间的变化情况,以及温度的空间分布特性. 多物理域耦合法实现了电磁场与外电路的直接耦合,电磁场与温度场的顺序耦合. 最后,对轮毂电机进行台架试验. 研究结果表明:仿真计算结果与试验结果在额定工况下温度的最大误差为4.96%,峰值工况下最大误差为10.55%.      

构架焊接热源的仿真与应用

采用双椭球热源模型,对转向架构架焊接过程中所涉及热源进行仿真计算,并通过试验验证了结果准确性.针对构架焊接仿真计算机能力难以达到的问题,对热源进行了简化处理,求出其热循环曲线作为热源输入条件,并通过计算实例验证了其可行性.     

基于移动热源的盘式制动器三维瞬态温度场仿真分析

以FSAE赛车前轮盘式制动器为研究对象,考虑了移动热源的影响,运用Ansys软件建立了其三维瞬态温度场模型。由此得到了一次紧急制动工况,不同初始车速制动盘的温度场分布以及其上不同位置节点温度的时间历程曲线。     

工程聚合物形变热效应与温度场研究

结合有限元分析和温度场实验,给出了单轴拉伸条件下ABS板材试件的塑性区形状和形变热效应所致内热源密度函数的近似模型,并依此对ABS材料形变热效应及其温度场进行了数值模拟.计算结果表明:ABS的形变热效应所致的局部温升是明显的,且塑性区形状和内热热源密度对温度场有较大影响.     

城轨铝合金车体侧墙焊接仿真分析

基于热—弹—塑性有限元法,根据实际加工工艺,借助大型非线性有限元软件ABAQUS,对某城轨铝合金车体司机室处侧墙的焊接变形进行仿真模拟.利用八节点六面体网格对侧墙模型进行精准建模,并利用移动的双椭球热源来模拟MIG自动焊过程.设计了三种不同的焊接顺序,通过量化对比不同焊接顺序下的仿真结果.结果表明,在不同焊接顺序的工艺方法下对侧墙焊后变形挠度大小具有一定影响,且由外侧向内侧的焊接顺序能更好的控制侧墙焊后变形.     

U肋焊接残余应力数值分析

由于钢桥面板与U肋对接处经常发生疲劳破坏,对该结构进行数值分析研究。通过数值模拟对焊接结构的残余应力进行估算与分析,建立ANSYS有限元模型,采用生死单元技术及APDL循环模拟热源的输入。通过计算分析,得到结构温度场及应力场的变化过程与残余应力的分布情况。分析结果显示:钢桥面板与U肋间的焊缝区残余拉应力达到材料的抗拉强度屈服值,而焊接残余压应力相对较小。     

铝合金货车侧墙多道焊变形预测

基于热弹塑性有限元法,对铝合金货车侧墙多道焊焊接变形进行仿真预测,仿真中充分考虑了材料热物理属性的影响．基于实体一壳单元混合模型,建立了侧墙有限元网格模型,应用3D高斯双椭球热源模型实现了焊接过程温度场分析．从工程实际出发设计了四种焊接顺序,通过对四种焊序下仿真结果的对比分析,讨论了不同焊接顺序对铝合金货车侧墙焊接成形的影响,为研究大型铝合金薄板焊接过程中的应力应变和减少焊接应力与变形提供了参考依据．     

利用导热油技术加热沥青的探讨

介绍了利用导热油技术加热熬化沥青的设计方案，论述了工艺流程及其实施的可行性。     

热管内部的冷凝传热及冷凝恶化

根据热力学第一定律导出了包括界面切应力、传质及蒸汽速度影响在内的热管冷凝模型，根据热管内的冷凝特性及机理，讨论并分析了冷凝恶化，当液膜出口处的界面速度等于或小于零时，冷凝段发生冷凝恶化，这时冷凝传热急剧减弱，同时，在蒸发段极易产生局部干涸和壁温飞升。为了描述热管内部冷凝与蒸发传热间的这种相互作用的关系，本文提出了亚携带限的概念，亚携带限完全不同于通常概念上的携带限，通过控制亚携带限可有效地避免和防止冷凝段和蒸发段的传热恶化。     

航空发动机面式空气滑油散热器的性能分析

为了改进航空发动机在地面停机、起飞滑跑等工况下散热能力差的问题，利用发动机进气道作为传热表面设计了一款面式空气-滑油散热器，并基于4分块、7分块、直平面代替弧面等分区模拟的方法开展了其传热特性研究及分块模拟的等效性分析. 研究结果表明:采用4分块、7分块以及直平面代替弧面等条件下散热器和滑油温度分布及变化趋势都基本相似，且温度差都在1 K以内，通过滑油侧与空气侧计算出的单元散热器散热量偏差也都在5%以内；采用分区模拟进行大型面式散热器的散热特性分析以及采用“以直代曲”等方法模拟弧长与直径比在0.203以下的弧面具有可行性和可靠性.      

涡强化扁管管片式散热器中流动与换热的数值模拟

以空气为介质,在Re=500～2 100的范围通过数值模拟的方法对涡强化扁管管片散热器中涡产生器形成的涡的相互干涉及其对散热器流动与换热性能的影响进行了研究分析.说明了当涡产生器呈线性布置而涡产生器的数量发生变化时对横截面上平均Nu数和涡旋强度Γ的影响,并对在本文所采用的模型参数下加装涡产生器的最佳数量进行了探讨.     

涡产生器强化圆管管片式换热器传热数值分析

涡产生器式管片式换热器有着不同于传统管片式换热器的强化传热机理,其结构简单,强化传热效果明显.用数值方法分析了涡产生器式圆管管片式换热板芯单个圆管翅片区域内的传热与阻力性能.计算结构根据某实际换热器结构放大确定,计算时选取Re范围为100～30 000.分析了平直翅片与涡产生器翅片传热单元局部及平均传热特性.单根圆管翅片单元有两个低换热区,涡产生器可增强圆管尾部的换热.两种换热板芯的传热能力均虽Re的增加而提高,在中等Re范围内,涡产生器可使传热有较大提高,而阻力增加较小.     

泡沫金属换热器压降与换热特性的实验研究

为研究泡沫金属应用于换热器的压降与换热特性,建立了一整套用于测试泡沫金属换热器的实验系统.实验结果表明孔密度为20PPI、孔隙率为90%的泡沫铜应用于换热器时换热性能有了很大的提高,在相同入口温度条件下温降约为光管时的3～4倍,同时压降也有一定程度的增加.分析了泡沫金属换热器产生压降及换热性能提高的主要原因.     

管片式换热器传热与阻力特性的数值研究

在适体坐标系中采用有限差分法对错排圆管管片式换热芯子的三维层流流动及其换热特性进行了研究．计算的网格由微分方程法生成，对雷诺数Re在163～978之间的空气流动与传热特性进行了分析，得出了速度场、横向平均Nu数以及平均对流换热系数与压力降随Re的变化规律，为改进翅片结构，强化换热提供了理论依据．     

中心仿射超曲面的热方程

假设初始流形是仿射空间中的局部严格凸的紧致无边的光滑超曲面，坐标原点在曲面凹的一侧，位置矢量与曲面横截，利用欧氏支撑函数，得到中心仿射超曲面的热方程的解在任何有限时间区间内都存在，并又保局部严格凸性及位置矢量与解曲面的横截性，当时间趋于无穷大时，解曲面收缩于一点。     

圆管平直翅片散热器翅片导热系数对其传热特性影响

圆管翅片式散热器是空调冷凝器、蒸发器常用的一种散热设备.提高该种散热器的传热性能、降低运行阻力可以减少机械能的消耗,减少排放.采用了完全耦合的数值方法对不同翅片材料下散热器在工况、结构不同时的性能进行了研究.分析了努塞尔数Nu、传热系数K随着翅片导热系数、管间距的变化关系.进一步分析了翅片材料、管间距对翅片表面传热性能的影响.     

回热器对跨临界CO2热泵系统性能的影响

为了研究跨临界CO2热泵热水系统中,回热器传热面积对系统性能的影响,在不同的制冷剂充注量条件下实验研究了CO2热泵系统的性能.实验中,通过调节变频压缩机频率与电子膨胀阀开启度,保持了一定的制热量与蒸发器出口过热度.实验结果表明:在最佳制冷剂充注量条件下,随着回热器传热面积的增加,压缩机的压缩比下降,排气温度与吸气温度上升.采用回热器可以提高系统的最大制热系数,当回热器的无量纲传热面积为0.2时,可使最大制热系数提高约3.2%～5.1%.