摘要：中空棱柱形燃料元件形式和运行工况特殊,没有现成的燃料性能分析软件能够满足计算要求,需要建立新的分析方法。本研究基于COMSOL软件二次开发,采用颗粒增强复合材料的等效物性模型和共轭传热技术实现中空六棱柱形燃料的三维热-流-固耦合计算,通过与美国通用电气公司数据的对比证明了该分析方法的有效性。采用该方法计算了多种燃料元件尺寸和不同轴向功率分布下的热应力和温度,结果表明侧棱处温度最高而内壁面壁厚最薄处热应力最大,壁厚越薄、长度越长,燃料元件的最大热应力和温度越小,展平入口段的轴向功率分布也能够略微降低最大热应力和温度。以上分析方法可以用于新型中空棱柱形燃料元件的优化设计。

摘要：为满足当前国际社会对于航空发动机排气污染物的严格要求,需要在航空发动机高温、高速尾流场中采集排气污染物并进行组分浓度测量。在使用地面试车台开展某新型低冰点燃料尾气排放特性测量试验时,针对所用发动机排气温度较高的问题,设计了三种带水冷的尾气采样装置方案,并通过热-流-固耦合方法对三种方案的冷却效果和结构强度进行分析。计算结果表明,冷却水进口压力为0.3 MPa时,方案1采样装置表面最高温度超过1600 K,冷却效果无法满足设计要求;方案2采样装置最高温度约840 K,方案3最高温度约1240 K,冷却效果均能满足要求。对方案3进行静强度分析,其静强度安全系数为3.34,具有足够的安全裕度。使用所设计的采样装置成功完成该型燃料尾气成分测量试验,验证了所采用的设计方法的可靠性,可以为提高现有尾气采样装置设计能力提供参考。

摘要：为研究温度因素对负压钻孔抽采瓦斯的影响,建立了基于孔-裂隙双重多孔介质的热-流-固耦合模型,运用数值模拟手段,对比了不考虑温度因素下基于气-固耦合模型的瓦斯抽采特点和抽采效果。模拟结果表明:考虑温度因素影响所得渗透率结果更小,抽采卸压效果相对较弱;初始煤层瓦斯压力越高,煤层温度降低越明显;考虑温度变化影响,针对不同有效抽采半径R,进行了孔间距为2√3 R/3、2R、4R、6R的多钻孔布孔研究,得出有效抽采区域随抽采时间增加呈现由多个小圆柱状发展为一个大圆角三棱柱,最后趋向于一个规则的大圆柱状的变化规律。研究成果可为预抽煤层瓦斯前布孔设计工作及实际瓦斯灾害防控提供一定的参考。

摘要：分析了地下水源热泵系统3个物理场之间的耦合作用,利用有限元软件建立了热-流-固三场不完全耦合的数值计算模型;通过对渗流场、温度场、应力场、位移场的分析得出:抽灌水引起的水头差导致的强迫渗流对渗流场的分布起主导作用;土体传热和热对流对温度场的影响远小于渗流的影响;应力场主要有两部分:一是温度变化引起的热膨胀应力;二是地下水的强迫渗流对土骨架的作用力;位移场是应力场的外在表现,规律与应力场基本相似。

摘要：针对齿轮泵在高速工况下因流场作用及补偿力等因素引发的振动问题,以高速圆弧斜齿轮泵为研究对象,分析流场温度、流场压力、电机扭矩和滑动轴承径向补偿力等因素对其转子性能的影响。基于热-流-固耦合方法,建立高速圆弧斜齿轮泵的三维模型,利用ANSYS Workbench平台中的耦合模块,对转子进行多物理场耦合分析,以判断其临界转速是否符合设计要求。结果表明:与扭矩和流场压力相比,流场温度对转子的变形量影响更显著,表明温度场是转子变形的主要原因;同时在热-流-固耦合情况下,转子的弯曲和扭转幅度增大,固有频率大幅下降,表明热-流-固耦合对转子固有频率有显著影响;耦合分析结果显示,转子的临界转速96 600 r/min,远高于设计转速。

摘要：针对刚采摘的青核桃含水率高的问题,设计一个核桃烘干装置模型,对青核桃进行预烘干处理及确定最优的核桃烘干参数。通过3因素3水平正交试验探究不同入口温度、入口风速和烘干时间对烘干装置内部温度、速度场以及核桃温度的影响。使用Fluent软件将核桃建模成一个3层球体,分别为核桃外壳、核桃气隙、核桃仁;分别对不同烘干参数下的烘干装置与核桃进行数值模拟研究,获得烘干装置内部温度场、速度场的分布情况以及核桃温度变化规律,得到烘干装置内部与核桃的温度变化曲线。结果表明,当入口温度为393 K,入口风速为1.7 m/s,烘干时间为45 min,烘干装置内部以及核桃的温度场分布最好,变化最均匀;通过试验验证仿真数据的可靠性,试验结果与仿真结果变化曲线一致。研究结果为确定核桃预烘干最佳工艺参数提供理论依据。

摘要：文中建立了一种适用于研究径向滑动轴承实际运行过程中润滑特性的热-流-固耦合模型。模型中耦合了含紊流项的雷诺方程与能量方程,同时考虑轴瓦弹性变形对油膜厚度的影响。通过分析典型径向滑动轴承特性并与试验和已有数值结果比较,验证了文中模型。在此基础上分析了轴承承载力、摩擦力、偏位角等静特性参数及4个动特性系数的变化规律,并通过与单一考虑紊流效应、热效应或弹性变形情况下的结果进行比较,评价各物理效应对轴承性能参数的影响,可为工程中滑动轴承的性能评价提供参考。

摘要：利用Fluent软件建立某汽轮机调节级及高压前四级的三维模型,采用标准k-e模型对其内部进行热-流-固耦合数值模拟,详细分析了内部流场的气动性能,并与热力设计值进行详细比较,掌握了汽轮机调节级及压力级进行气动性能分析的方法,结果表明所建立的数学物理模型正确,得到的结果可信。

摘要：车削加工温度对工件的表面加工质量和刀具的使用寿命具有重要影响.设计了一种开式热沉内冷刀具,计算了在实际加工工艺参数下刀具受到的切削力和前刀面上的热流密度,分析了刀具的结构强度;建立了刀具热-流-固耦合温度场模型,探讨了热稳态条件下刀具的温度场分布,以及刀片冷却液流道内热沉数量对刀具导热性能的影响规律,比较了在相同热源条件下开式热沉内冷刀具与其他内冷刀具的导热性能.结果表明:对于刀片材料为硬质合金YT5的刀具,在热流密度为10 W/mm^2的条件下,内置6个热沉的设计方案可获得最佳冷却效果,刀具的最高切削温度控制为187.1℃;与其他内冷刀具相比,开式热沉内冷刀具的最高切削温度降低了12.1℃.

摘要：寒区隧道冻害问题时有发生,深入研究温度场分布规律及围岩特性对其的影响对解决冻害问题至关重要。文章依托辽宁省某寒区公路隧道,采用理论分析、数值计算等手段对热-流-固耦合作用下的寒区隧道温度场进行研究,得出了隧道纵断面和横断面的温度场分布规律,分析了围岩初始地温和导热系数对寒区隧道温度场的影响规律。研究发现,初始地温越高、导热系数越小,越有利于负温气流影响下的寒区隧道抗防冻工作,可为后续类似工程的抗防冻设计提供借鉴和指导。