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《太原理工大学》 2011年
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基于ANSYS Workbench的流固耦合计算研究及工程应用

解元玉  
【摘要】:流固耦合是一个十分常见并且很重要的问题,在航天、石油、化工建筑、海洋以及生物领域都有着十分重要的意义。如油罐车、飞机油箱等这类储运系统在惯性力作用下产生的流固耦合效应,流体介质晃动对罐体的影响。对流固耦合问题的研究主要从理论、计算、试验及应用研究这四方面进行全面开展的。随着高等数学的不断发展,计算机水平的不断进步,越来越多的人投入到流固耦合的学习和研究中来,因而,处理流固耦合的方法逐渐的成熟和完善起来。 ANSYS Workbench是新一代的CAE分析软件,它将许多软件集成于个控制版面。ANSYS Workbench环境提供了从分析开始到结束的统一环境,使用者的工作效率得以提高。在ANSYS Workbench环境下,所有的设置都是统一的,并且可以和CAD数据相关联,包括分析后对几何的修改,求解器参数,后处理的设置和用户自定义的表达式等。本文是在ANSYS Workbench软件下应用仿真模拟来探索流固耦合现象,主要是针对单向流固耦合原理的学习以及对计算方法实现的探索。通过一个喷管喷水的例子,介绍在ANSYS Workbench下物理模型的建立、流体域和固体域的计算、流固耦合的途径以及结果的输出,总结出了在ANSYS Workbench实现单向流固耦合计算的方法,并由算例的理论值来验证计算方法的正确性和准确性。 最后,将单向流固耦合的计算方法应用到实际工程当中。随着国民经济的和社会的发展,作为大量液化气体、低温液体储运设备的运输式容器也必然随之发展,已经并继续渗透到国民经济的各个领域,由于运输的距离也越来越远,其安全操作也显得尤为重要。罐车罐体内的防波板对车体的稳定性起着十分重要的作用,它减少了罐车运行和紧急制动时液体对罐体的冲击力。目前,将这种方法应用于罐车防波板上的研究还不多。本文在ANSYS Workbench下对罐车罐体内的防波板和介质进行建模,模拟罐车加速过程中,在惯性力作用下罐体防波板和介质的流固耦合效应,分析了在不同加速度大小、不同介质物性和不同充装率的条件下,介质的晃动对罐体防波板应力分布的影响,绘制出了防波板在流体冲击时的应力图。得出了加速度大小和防波板所受最大应力的关系和不同介质物性与防波板所受最大应力的关系,得出的结论可以为罐车防波板的结构设计提供参考,为提高罐车罐体防波板的可靠性提供数值依据。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O353.4

【引证文献】
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2 王堃;宋丹路;宋岳干;;超高压水射流增压器内高压缸体应力应变仿真[J];机床与液压;2013年07期
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7 陆彬;面向微型轴承套圈内圆磨削的在线气动测量系统的研发[D];浙江大学;2013年
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【参考文献】
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【共引文献】
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4 董磊;李卫京;杨爱国;胡海滨;陈跃;;减振材料的摩擦磨损特性及影响因素[J];北京交通大学学报;2009年04期
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8 祁江涛;顾民;吴乘胜;;液舱晃荡的数值模拟[J];船舶力学;2008年04期
9 曹文斌;常福清;白象忠;;渗透球壳流固耦合问题的位移及内力解[J];船舶力学;2009年01期
10 董汝博;李昕;周晶;;考虑流固耦合的海洋储油罐平台地震反应分析[J];船舶力学;2010年08期
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1 贾善坡;许成祥;;矩形容器内液体三维晃动特性研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
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4 刘建军;刘先贵;胡雅衽;张盛宗;;低渗裂缝性砂岩油藏流固耦合分析[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
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6 徐敏;安效明;陈士橹;;一种CFD/CSD耦合计算方法[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
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8 赵宇波;陈宁宁;李向群;;应用FEPG与FLUENT求解流固耦合问题的基本技术[A];第四届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2008年
9 李青;马兴瑞;王天舒;;刚-弹-液耦合动力学系统模态缩减研究进展及应用[A];动力学与控制及航天应用[C];2008年
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1 张波;重载组合列车牵引及制动系统的试验与仿真研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
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4 陈志勇;轻型车驾驶室液压悬置性能匹配研究[D];吉林大学;2011年
5 张营川;筒型和翼型结构旋涡发放问题的数值仿真研究[D];大连理工大学;2011年
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7 姚曙光;铁路重载货车结构分析方法研究[D];中南大学;2010年
8 鲁刚;颅内动脉瘤的血流动力学分析[D];复旦大学;2011年
9 郑绵彬;多场耦合作用下双层复合壳的损伤模型与可靠性研究[D];华南理工大学;2011年
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1 易明;地震作用下渡槽结构的动力可靠度分析[D];郑州大学;2010年
2 郭宇;LNG船运动与载荷计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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4 张日红;考虑晃荡影响的船舶结构碰撞性能研究[D];大连理工大学;2010年
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6 邓斌;气液两相流三维自由面流动问题的数学模型研究[D];长沙理工大学;2010年
7 崔文篆;小型水平轴被动调速风力机设计与研究[D];湘潭大学;2010年
8 张鹏;耦合作用下索膜结构的风振响应分析[D];河北工程大学;2010年
9 端木凡峰;液罐车罐体有限元仿真分析及研究[D];新疆农业大学;2010年
10 张海沧;CRH3型动车组双丝焊工艺与接头显微组织性能研究[D];长春工业大学;2010年
【同被引文献】
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1 薛惠芳;王游;;基于ANSYS的平面闸门流固耦合振动特性的有限元分析[J];安徽农业科学;2012年08期
2 吉小明;王宇会;;隧道开挖问题的水力耦合计算分析[J];地下空间与工程学报;2005年06期
3 林程,陈思忠,吴志成;重型半挂车车架有限元分析[J];车辆与动力技术;2004年04期
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5 冯福璋;冯雅丽;张文明;;大洋多金属结核1km海上开采实验系统扬矿管水平液动力分析和计算[J];北京科技大学学报;2006年11期
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1 崔晓杰;珩磨气动测量系统中曲面测量理论及测量参数优化研究[D];兰州理工大学;2011年
2 王英达;珩磨在线气动测量动态分析及工况参数对测量精度影响的研究[D];兰州理工大学;2011年
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1 郑迪;基于CFD的Savonius风机叶片优化研究[D];浙江大学;2014年
【二级参考文献】
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1 王勇;考虑液体晃动的三大件转向架罐车耦合系统动力学性能研究[D];西南交通大学;2004年
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1 李洪涛;货车动力学性能仿真及脱轨原因分析[D];大连铁道学院;2003年
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7 刘乐;吴健康;;细胞通过微孔隙时的大变形流固耦合和表面切应力变化特征[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
8 王从磊;任伟伟;孙建红;;平面圆形伞初始充气阶段的流固耦合研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
9 张洋;柏云清;汪卫华;赵小敏;张学伟;FDS团队;;基于双向流固耦合的中国铅基研究反应堆地震响应分析[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
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3 雷凡;水下柔性结构流固耦合动力效应研究[D];武汉理工大学;2011年
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7 鲁丽;非线性板状结构流固耦合复杂响应研究[D];西南交通大学;2006年
8 李媛;风力机叶片流固耦合数值模拟[D];华北电力大学;2013年
9 华如南;柔性薄板流固耦合的数值研究[D];中国科学技术大学;2014年
10 徐梦华;大型渡槽梁壳流固耦合动力模型及其工程应用研究[D];华南理工大学;2009年
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1 吴云峰;双向流固耦合两种计算方法的比较[D];天津大学;2009年
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3 刘磊;流固耦合与接触冲击算法的研究及实现[D];中国科学技术大学;2011年
4 徐晓贤;贮箱类流固耦合系统的动力学分析[D];湖南大学;2006年
5 曹亮;输流管道流固耦合振动特性分析[D];昆明理工大学;2004年
6 娄涛;基于ANSYS的流固耦合问题数值模拟[D];兰州大学;2008年
7 赵伟;流固耦合对水下结构声辐射影响研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
8 陈福;结构入水问题的流固耦合仿真分析[D];清华大学;2008年
9 章程;带自由表面粘性流场与水下结构物动边界流固耦合的数值模拟[D];华南理工大学;2011年
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