摘要：核电主蒸汽释放隔离阀(简称:释放隔离阀)是应用于第三代核反应堆的新型高端控制阀门,对于保障核电站二回路系统的安全和功能具有重要的作用。为了深入揭示其运行机理,论文从流-固-热多物理场耦合建模出发,结合样机试验,对释放隔离阀内部的流场特性、启闭动作特性以及关键设计参数开展了专门的研究。揭示了多场耦合作用下释放隔离阀内部流场的产生与演化机制、阀芯驱动力的形成与变化机理,并探究了关键设计参数对阀门动作性能的影响规律。论文的研究方法与结论不仅有助于对释放隔离阀动作特性的深入理解,还对其精细化设计与综合性能提升具有参考价值,同时对打破欧美国家在此领域的技术垄断,实现中国核电“走出去”战略具有促进作用。

摘要：在计算流体力学(CFD)的瞬态模拟中,流场的连续性是一个重要的先决条件。然而,连续的流场在某些条件下会被分离,例如从阀门打开到重新关闭的过程。现有的方法通常会留下一个狭窄的空隙来近似完全关闭的状态,这将引入一个偏差。为了解决这个问题,文中提出了一种全关闭的数值模拟(Full Closing Numerical Simulation,FCNS)方法来解决非连续流场(Discontinuous Flow Field,DFF)和连续流场(Continuous Flow Field,CFF)之间的数值模拟问题。该方法应用MATLAB作为服务器会话与Fluent通信,以自动调用Fluent的文件并自动执行基于文本的用户界面(Text-based User Interface,TUI)命令。径向基函数(Radial Basis Function,RBF)被用来构建流场变量与网格节点坐标之间的关系,从而实现从DFF到CFF的数据传输。当物理量达到设定值时,通过在MATLAB程序、Scheme语言和用户自定义函数(UDF)之间传递变量,实现瞬态计算的自动停止。基于这种方法,对一个闸阀的二维模型进行了动网格的瞬态模拟,模拟了阀门从开启到关闭的过程,通过这种方法得到了阀门内的速度分布和压力分布,使用FCNS方法使从DFF到CFF的动态数值模拟成为可能。

摘要：激光传输系统涉及光学、机械、热、流场等多个物理场,在其设计制造过程中,进行多学科耦合建模分析至关重要。通过分析系统的多场耦合关系,提出一种光-机-热-流多场耦合建模方法。首先构建机械、热和流场的耦合模型,实现力、热和光作用下耦合变量的求解;其次基于代理模型方法,实现空间不均匀折射率场的拟合与预测模型;然后结合Fermat原理、光线追迹算法、波前畸变分析方法,提出不均匀折射率场光束传输分析方法,实现多场耦合变量的融合,形成光-机-热-流多场耦合模型;最终完成在多场耦合作用下,光学元件位姿变化、光束指向偏差、波前畸变的分析计算。利用两个数值案例对该方法进行验证,并应用该方法分析讨论激光传输系统中的多场耦合问题,结果表明该方法可用于光机系统中各设计参量的分析研究,为光学系统、机械系统、热控系统、自适应光学系统的设计优化提供依据。

摘要：以某公司初步设计的一款30 MN三梁四柱式双动拉伸液压机为研究对象,此液压机为一款新型液压机。采用有限元方法对液压机整体机架进行结构分析与模态分析,获得上梁、滑块、底座及立柱4个主要部件的变形和应力情况,对液压机进行初步校核,并获得其前6阶固有频率。结果表明:上梁的最大静挠度不符合工程要求,通过对上梁结构优化,使其接近工程要求;滑块与底座的最大静挠度符合工程要求,所以在保证滑块与底座符合工程要求的基础上,进一步对滑块和底座进行轻量化设计,达到减重的目的,为最终30 MN三梁四柱式双动拉伸液压机的设计和制造提供了一定的理论参考。

摘要：设计一种气动打磨装置,用于修磨发动机叶片的微小缺口及损伤。为进一步研究打磨头在气压作用下的转速特性,明确不同气压下打磨头转速随时间变化的基本规律,应用流体力学理论及动网格技术对打磨头被动旋转进行数值模拟;基于数值模拟结果,采用Sigmiod变形函数,应用数值积分和插值法,得出打磨头转速关于气压和时间的数学模型。结果显示:该仿真能够有效模拟流场的实际状态,得到的转速数据与试验结果吻合,所建数学模型计算出的打磨头转速与实验值误差在10%以内,验证了该数值模拟方法的有效性和可行性。

摘要：针对弹簧式安全阀快速回座使得阀盘与喷嘴之间发生冲击进而导致密封结构破坏的问题,提出了考虑流-固-热多场耦合的阀门冲击过程分析方法。建立了用于安全阀瞬态过程仿真的CFD模型,同时针对弹簧式安全阀的固体结构建立了有限元模型,并开展了热力学、静力学与动力学仿真和试验对比。结果表明,仿真和试验所测得的阀瓣位移的变化趋势一致,两者偏差为9.86%,最后时刻的阀瓣速度偏差为3.70%,冲击力两者的偏差为6.94%;随着介质压力增大到18.50 MPa,阀盘最大应力和最大接触压力都呈现了先减少、再增大的趋势,同时,密封面实际接触位置由外圈过渡到内圈。研究结果可为安全阀前期设计提供依据。