【摘 要】
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在旋转机械中,由于流体压力和温度的作用,使得叶片产生变形,叶片变形引起的直接后果是改变了流体的流动空间,导致流体流动状态的改变,从而影响流体机械的性能与效率以及作用
【机 构】
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北京化工大学机电工程学院,北京,100029清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,清华大学,北京,100084
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在旋转机械中,由于流体压力和温度的作用,使得叶片产生变形,叶片变形引起的直接后果是改变了流体的流动空间,导致流体流动状态的改变,从而影响流体机械的性能与效率以及作用在叶片表面上的压力和温度等参数,因此流体分析和结构分析需要耦合起来计算.然而,由于目前商业软件中,还没有做到两者的真正耦合,有些软件在流体分析(流动与传热)方面有优势,有些软件进行结构分析更强.在一些工程实际中,往往选择流体分析功能强大的软件进行CFD分析,同时选择结构分析功能强大的软件进行固体力学分析,但由于流体分析软件和结构分析软件采用的网格系统存在差异,需要解决两种计算软件在流固耦合界面上计算参数的数据共享问题,以决定结构分析时作用在叶片表面上温度和压力等参数,同时决定流体分析时流体空间的改变.本文以从流体网格节点向有限元网格节点的数据传递过程为例,在两种网格系统之间建立一个正交网格系统,先计算正交网格节点与该节点落于流体网格系统单元上的节点之间的距离,通过距离加权平均获得正交网格系统上的节点值,再计算有限元网格系统节点与该节点落于正交网格单元上的节点之间的距离,通过类似方法,获得有限元网格系统节点的值,从而实现从流体网格节点向有限元网格节点传递数据.对比流体分析结果和以该结果为结构分析载荷(边界条件)的结构分析结果,在流固耦合表面的温度分布非常类似,证明该方法可行、可信。
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