发动机前缘体热固耦合分析

发布时间：2017-06-07 15:08

  本文关键词：发动机前缘体热固耦合分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技的发展,人们日益追求提高对能源的利用率,发动机效率的提高成为提高能源利用率的有效途径之一。而发动机效率的提高要以流体温度的提高为前提。当前,发动机的工作温度可达1400K—1600K,耐高温、高强度的前缘体的发展成为了发动机发展的瓶颈。 众所周知,陶瓷具有较好的耐高温性,但陶瓷的分子结构和特性决定了其不能安全、可靠的与机体连接。碳化硅的耐热性虽然不及陶瓷,但其硬度高,弹性模量大,具有良好的耐磨损性和抗氧化性,适合作为陶瓷与机体的连接件。所以本文前缘体由陶瓷和碳化硅组成,前部分为陶瓷,后部分为碳化硅,采用嵌入式连接。但是由于陶瓷和碳化硅的热膨胀系数和传热系数不同,其连接部位会产生较大的热应力。 本文采用数值模拟方法对某型发动机前缘体进行研究,为了避免不同软件进行耦合计算时出现的大量数据交换,提高问题分析的效率和能力,本文采用ANSYS WORKBENCH首先对材料为陶瓷、碳化硅的发动机前缘体进行流固耦合分析,得到前缘体表而温度分布,再按照传热学理论得到前缘体内部温度场,然后对前缘体进行热固耦合分析,从而得到前缘体应力分布,进而研究此连接在高温环境下的可行性。 本文的工作还只是初步的,更为真实、准确的分析还有待进一步深入研究。
【关键词】：前缘体 流固耦合 热固耦合 ANSYS WORKBENCH
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK401
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 课题研究背景及意义10
• 1.2 流固耦合概述10-11
• 1.3 热固耦合概述11
• 1.4 本论文的主要工作主要达到的目的11-13
• 第2章 流固热耦合数值计算方法13-24
• 2.1 引言13
• 2.2 控制方程13-14
• 2.3 湍流模型14-19
• 2.3.1 湍流模型的分类15-16
• 2.3.2 湍流的数值模拟方法16-19
• 2.3.3 标准的k-ω湍流模型19
• 2.4 壁面函数19-20
• 2.4.1 近壁面的处理20
• 2.5 流固热藕合计算20-22
• 2.5.1 耦合问题的数值解法20-21
• 2.5.2 流固热耦合的固体边界21
• 2.5.3 流固热藕合的热传导21-22
• 2.6 本章小结22-24
• 第3章 热固耦合数值计算方法24-29
• 3.1 引言24
• 3.2 相关热学基本原理的有限元描述24-27
• 3.2.1 热传导的基本原理与描述24-26
• 3.2.2 热弹性理论的有限元描述26-27
• 3.2.3 热弹性问题的有限元描述27
• 3.3 温度场与应力场的理论分析27-28
• 3.4 本章小结28-29
• 第4章 前缘体流固热耦合数值模拟29-38
• 4.1 引言29
• 4.2 FLUENT软件介绍29-31
• 4.2.1 FLUENT软件简介29-30
• 4.2.2 FLUENT求解的基本方法30-31
• 4.3 网格划分及边界定义31-32
• 4.4 计算方法说明32-33
• 4.4.1 FLUENT及边界条件的设定32-33
• 4.5 计算结果分析33-37
• 4.6 本章小结37-38
• 第5章 前缘体热固耦合数值模拟38-62
• 5.1 引言38-39
• 5.2 有限元方法与ANSYS软件简介39-44
• 5.2.1 有限元方法的历史和发展39-40
• 5.2.2 有限元法的基本思想40
• 5.2.3 有限元分析法的特点40-41
• 5.2.4 有限元分析法的具体实施步骤41-42
• 5.2.5 ANSYS的功能与特点42
• 5.2.6 ANSYS的操作过程42-44
• 5.3 前缘体的材料属性及几何形状44-45
• 5.3.1 碳化硅-陶瓷概述44
• 5.3.2 碳化硅基本特性44
• 5.3.3 陶瓷基本特性44-45
• 5.3.4 前缘体几何形状45
• 5.4 网格的划分45-47
• 5.4.1 定义单元类型45-46
• 5.4.2 网格密度控制46
• 5.4.3 网格划分的方法46-47
• 5.5 边界条件及ANSYS软件设置47-48
• 5.5.1 边界条件47-48
• 5.6 ANSYS软件设置48-49
• 5.7 计算结果分析49-57
• 5.7.1 前缘体各部位主应力分布49-51
• 5.7.2 主应力分析51-57
• 5.8 结构精细计算57-61
• 5.8.1 精细计算的原理57-58
• 5.8.2 计算结果的对比58-61
• 5.9 本章小结61-62
• 第6章 前缘体连接可行性分析62-65
• 6.1 强度理论概述62-64
• 6.2 前缘体强度分析64-65
• 第七章 结论与展望65-67
• 7.1 论文总结65
• 7.2 研究展望65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王翠娟;段树金;任彦茹;;板桩轨道结构静力分析[J];国防交通工程与技术;2005年04期

2 周力行;;湍流模型研究与应用[J];国际学术动态;1997年12期

3 徐峰;张鹏;李勇;孙勇;;倾斜平板自然对流传热系数的量纲分析[J];河北建筑工程学院学报;2008年01期

4 毕树茂;刘昌文;;矩形通道的流固耦合传热模拟[J];核动力工程;2012年02期

5 刘晓;梁红玉;;Al-Si30活塞温度场和应力场有限元分析[J];机械科学与技术;2011年01期

6 李志博;朱玛;张高峰;;ANSYS在电连接器温升分析中的应用[J];计算机应用与软件;2011年05期

7 陈凯;黄洪雁;韩万金;冯国泰;;应用单向法的气冷涡轮气热弹耦合数值研究[J];科学技术与工程;2010年03期

8 古成中;吴新跃;;有限元网格划分及发展趋势[J];计算机科学与探索;2008年03期

9 陈晓春;朱颖心;王元;;零方程模型用于空调通风房间气流组织数值模拟的研究[J];暖通空调;2006年08期

10 徐旭;刘钧钧;朱齐飞;;基于雷诺应力方程模型的超高层建筑外墙平均风压模拟[J];上海大学学报(自然科学版);2011年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 沈东;发动机前缘导向叶片复合材料热气防冰系统性能研究[D];南京航空航天大学;2009年

2 张志成;再入体表面脉动压力环境的分析与预测[D];国防科学技术大学;2002年

3 彪仿俊;建筑物表面风荷载的数值模拟研究[D];浙江大学;2005年

4 周红梅;二维湍流流场数值模拟方法的研究[D];西北工业大学;2007年

5 田云德;功能梯度材料力学性质和热应力计算研究[D];四川大学;2005年

6 许卫星;硅片激光弯曲成形的数值模拟及试验[D];大连理工大学;2008年

7 刘晓兵;酒窝板强化换热的数值模拟[D];西安科技大学;2008年

8 张涯飞;铝合金轮毂低压铸造凝固过程温度场数值模拟及模具工艺优化[D];江苏大学;2009年

9 汪伟松;列车荷载作用下立体交叉隧道结构动力响应分析[D];西南交通大学;2009年

10 张安坤;钝头体前置整流锥高超声速绕流分析[D];哈尔滨工程大学;2009年

  本文关键词：发动机前缘体热固耦合分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：429421