ANSYS软件在焊接传热学教学中的应用

焊接传热学是焊接专业的主要基础理论之一,由于其内容复杂、抽象,教师教学及学生学习时都存在较大的困难。本文以焊接温度场、焊接热循环以及焊接热过程的有限元求解等三个焊接传热学的重点概念为实例引入ANSYS软件进行辅助教学。发现通过在焊接传热学教学中引入ANSYS软件进行辅助,可提高学生的学习兴趣,使得学生加深对焊接传热学相关理论的了解和认识。     

空心高墩混凝土水化热温度场分析

随着高铁和高等级公路建设的发展,桥梁的跨度和高度不断刷新历史,高强度混凝土得到大量应用。高强度混凝土的水泥强度高,外加剂掺量大,水化速度快,放热量多,由此产生的水化温度应力是造成桥梁结构大体积混凝土开裂的主要原因之一。     

纤维复合材料模具在混凝土浇筑过程中的力学安全性分析

为避免环境对混凝土的腐蚀,常用的保护措施有贴瓷砖、喷涂涂料、保护模板等方法,但这些方法存在施工效果和耐久性差的问题。为此,提出了一种新型的混凝土表面保护方法:将混凝土直接浇筑在玄武岩纤维复合材料(BFRP)模具中,该模具会对混凝土起到保护作用。针对新型的保护方法,利用ANSYS有限元软件模拟仿真混凝土在纤维复合材料模具中的浇筑过程,研究了混凝土温度场分布情况,并对混凝土温度应力作用下玄武岩纤维复合材料模具的力学安全性进行了分析。研究发现:BFRP模具会使最大水化热出现的时间推迟,其最高温度也变大了; BFRP模具与混凝土的温度场变化一致;在BFRP模具的约束下,混凝土的温度应力明显增大,但并没有遭受破坏;另一方面,水化热期间,BFRP模具受到混凝土温度场变化产生的温度应力的作用,但并没有因此而发生破坏、失效。研究结果表明:玄武岩纤维复合材料模具满足力学安全性,对混凝土的工程应用具有较重要的指导意义。     

高电流密度交流电下金互连线的失效行为

通过对200nm厚,2μm宽的金互连线施加高电流密度交流电,研究该互连线的失效行为.通过解析金互连线在交流电作用下失效熔化过程的温度场模型,得到了高电流密度下的金线失效熔化过程温度场的解析解.实验数据与理论计算值的对比表明,在高电流密度交流电加载下,由于金互连线的局部过热,导致其中间熔断而造成失效,而不是由热疲劳导致的损伤.     

等离子喷涂薄壁工件涂层中温度场解析

沉积层中的热梯度及涂层与基体材料热膨胀系数的差异是引起等离子喷涂残余应力的主要原因.考虑到喷涂子层增厚,建立起基于喷涂颗粒沉积过程温度场的解析模型.在分析中同时考虑了热传导、热辐射对涂层的影响,计算了在不同的基体-涂层体系下涂层的温度场.结果表明,涂层沉积过程中升温过程分为两个阶段:初级阶段,即体系温度不超过相应喷涂材料熔点的15%;完成阶段,即涂层与基体达到热平衡后继续升温到最高温度,并在界面处结合最终形成残余应力.     

液化天然气冷藏车冷量回收理论与稳态实验研究

根据我国冷藏运输行业发展现状和趋势以及液化天然气(LNG)汽车的普及与推广,分析了回收LNG冷量用于冷藏车的优越性和可行性,并对其冷量进行了匹配计算,提出了清洁、环保、节能的直冷式LNG低温冷藏车流程方案.由于LNG的危险性,以液氮为替代工质,开展了直冷式低温冷藏车冷量回收稳态实验研究.结果表明:系统稳态运行效果理想,LNG气化复温所提供的冷量充足;冷藏厢内温度能顺利降低到-20℃,厢内各测点温差在4℃以内,降温速度和温度场的均匀性都符合相关规范技术要求;系统方案切实可行,节能效果明显,具有显著的经济和社会效益.     

动力舱通风冷却性能仿真及其影响因素分析

针对某型直升机动力舱通风冷却系统,提出了一种简化的基于旋翼下洗流的动力舱通风冷却性能计算方法,利用商业CFD软件,计算了悬停状态下动力舱通风冷却系统性能,分析了湍流模型、旋翼下洗流以及发动机散热率等因素对动力舱温度场和排气引射器性能的影响.结果表明,不同湍流模型预测结果差别不大,旋翼下洗流和发动机散热率对动力舱通风冷却性能影响较大,研究结果为进一步研究飞行状态下动力舱通风冷却性能打下了基础.     

浸入式水口电磁搅拌对钢液传热凝固的影响

在圆坯连铸浸入式水口上施加电磁力,对水口内钢水产生电磁搅拌作用,对水口出流成螺旋状态的液体的传热凝固过程进行数值模拟,结果表明:旋流出流使得铸坯内温度场明显均匀化,加快钢液热量的释放,气隙厚度减小。温度的均匀化,使得固液相温度梯度减小,改善凝固组织、提高铸坯质量。     

发动机舱温度场仿真与分析

利用热网络法和流体网络法对发动机舱进行热仿真.建立了飞行器发动机舱各部件与其内外流体之间的网络关系及仿真模型,并进行耦合求解,得到此发动机舱各部件不同位置的温度分布.根据所得的数据对发动机舱各部件受热后对工作性能的影响进行分析,对非耐热部件的热防护与热控进行分析与设计,为使发动机各个部件能够在比较理想的环境下工作,提出了表面抛光、加隔热层以及组合隔热等3种优化方案并进行仿真.     

大型水轮发电机电磁场模型及其对温度场的影响

为了准确分析大型水轮发电机的损耗和发热问题,分别建立了2维稳态电磁场、运动电磁场和场路耦合的有限元模型,并以1台36MW贯流式水轮发电机为例,对转子铁芯损耗和阻尼绕组损耗进行了计算。在此基础上,结合3维温度场有限元计算,分析了3种不同电磁场模型对转子热源和温度计算结果的影响,并与试验数据进行了对比。结果表明,场路耦合模型计算精度更高,额定工况时每根阻尼条的损耗不等,背风面阻尼条的发热明显大于迎风面的阻尼条,转子最高温度位于阻尼绕组而非励磁绕组。研究结果对提高大型水轮发电机转子损耗和温度场的计算精度以及设计、运行的可靠性具有参考价值。