摘要：为了探究黏性颗粒在不同截面形状纤维表面的沉积特性,选择截面为圆形、三角形和十字形的纤维作为研究对象,通过Digimat、Solidworks建模软件构建在空间中呈随机分布的刚性三维纤维体模型;利用计算流体力学和离散单元法耦合的方法,基于laminar流场特征,引入JKR(Johnson-kendall-roberts)接触模型,对黏性颗粒在不同纤维表面的沉积特性进行气-固两相耦合数值模拟。模拟结果表明:在黏性颗粒的运动过程中,过滤机理会随时间而变化。初期,捕集主要依赖纤维表面的吸附作用,而后期主要通过纤维本身和颗粒之间的黏附团聚运动共同实现,形成了“尘滤尘”现象。此外,颗粒间滚动摩擦系数对颗粒在纤维上沉积的影响很大。滚动摩擦系数越大,颗粒之间的接触力链结构越稳定,颗粒更难脱落。在3种截面形状的纤维中,十字形截面的捕集效率最高,三角形次之,圆形最低。该研究探究了黏性颗粒与纤维之间的相互作用,优化了纤维结构和布局,为提高空气过滤材料的过滤效率提供了设计思路和理论参考。

摘要：为得到碳纤维在无人机叶片中最优的铺层方式,通过Workbench中的ACP(ANSYS Composite PrepPost)模块,对碳纤维复合材料无人机叶片的铺层进行设计。利用SolidWorks三维建模软件建立无人机叶片的三维模型,并采用HyperMesh对叶片进行几何清理、划分网格等,利用Ansys Workbench Fluent对无人机叶片的不同转速进行流体仿真,提取叶片表面压力载荷,对不同铺层的碳纤维复合材料无人机叶片进行仿真与分析,得到碳纤维复合材料无人机叶片的力学仿真结果,并基于Tsai-Wu失效准则,计算每层铺层的失效系数,进而对比得出最优的碳纤维铺层方式为[0°,90°,90°,90°,0°]。