围绕多物理场耦合问题,基于连续介质假设,采用非结构化网格和有限体积方法开发多物理 场耦合并行计算软件GTEA.该软件包括计算流体力学、结构应力波传播、流-声耦合和声-固耦合 等4个功能模块.介绍GTEA前处理网格读取、网格格式转换、求解器开发等关键技术.通过柴油 机缸内工作过程模拟、船#水动力计算、自然对流与福射传热耦合作用、流场动力嗓声计算和结构- 声耦合计算等5个典型应用展示该软件的应用能力和适用范围.

为了精确预测耦合效应对结构响应的影响,利用分区耦合求解方法,开展了气动热力结构多场耦合仿真,通过与文献对比验证了该方法的有效性。建立了舵翼结构仿真计算模型,完成了结构变形场、温度场数值模拟。结果表明,在高速飞行状态下,舵翼结构会发生纵向拉伸变形和横向弯曲变形,其中纵向变形主要由气动加热引起,横向变形主要由气动力作用引起。耦合效应使舵翼结构变形与温度增大;飞行迎角越大,耦合效应越明显,进一步加剧了气动热力载荷。

密封连接器密封连接器在电镀时采用挂镀的方式,由于受主盐浓度、导电盐、电流密度分布等影响,在挂具不同位置的零件,其镀层厚度一致性比较差,不仅导致镀金成本显著增加,同时在低电流密度区出现漏镀情况,影响了密封连接器产品的外观、耐蚀性能等。本文主要从密封连接器电镀所使用的挂具和镀槽中的阳极排布出发,运用有限元多物理场仿真,对密封连接器在电镀过程中的电力线分布和镀层厚度进行仿真计算,对挂具和阳极板进行优化,提高密封连接器镀层的均镀能力,并通过实物加工验证仿真结果的有效性,从而实现密封连接器的产品性能提升和镀金成本降低。

采用新型激光熔覆技术对液压立柱进行多物理场作用下的激光加工与修复,通过试验表明,确定多物理场复合作用下的液压支架立柱激光熔覆工艺参数,能较好地实现液压立柱腐蚀点的修复,为稳态电/磁复合场和超声振动场辅助激光熔覆液压支架立柱加工技术提供理论依据。

比例电磁阀作为离合器液压缸油压控制的关键元件,对DCT性能的影响深刻。以DCT离合器控制的比例电磁阀为研究对象,在分析其结构与工作原理的基础上建立电磁阀电场、磁场、液压和机械4个物理场耦合模型,并以ANSYS/Maxwell对电磁铁系统进行动态特性分析。进一步结合电磁力特性数据建立电磁阀控制离合器AMESim模型。台架试验结果与仿真结果有较高吻合度,验证了数学模型的正确性及仿真方法的可靠性,为进一步优化电磁阀结构及其压力控制方法提供了理论支撑。

高应变率载荷作用下金属材料的变形集中于很窄的区域内,即剪切变形局部化。局部化变形带内产生严重的塑性变形,削弱材料的承载能力,甚至导致材料断裂破坏。基于有限元分析软件FEAP（Finite Element Analysis Program）,采用混合有限元方法,用Fortran语言编译适用于金属材料在高应变率下的剪切局部化问题的新单元;计算过程中采用与应变、应变率及温度相关的塑性本构关系来描述剪切带现象,同时在能量平衡方程中考虑剪切带形成过程中的热传导作用;同时考虑显式算法与隐式算法的时间离散方法,并将两种算法的结果进行对比。结果表明,虽然剪切带形成过程很短,一般为微秒量级,但剪切带形成过程中的热扩散项与塑性变形产生的热能量级相同,有效地缓解剪切带模拟的网格敏感性;对于金属材料热塑性剪切带问题,为了满足计算精度要求,显式算法需要的时间步...

针对焊接金属波纹管在复杂工况下的失弹、疲劳失效的现象，以波纹管为研究对象，建立三维模型，应用静力学、热力学理论和有限元计算、试验分析相结合的方法对机械密封波纹的性能进行了分析，得到了不同力和温度作用下波纹管的受力分布、压缩量、刚度和热变形的变化规律及相互影响关系。结果表明：温度和力的作用对波纹管的失弹失效有较大影响。研究结果对于波纹管的优化设计、疲劳寿命分析、机械密封的选用和维护等提供了相关数据和理论依据。

对往复式压缩机气阀的数值模拟研究进展进行了综述。通过分析发现:随着计算流体动力学学科的不断发展，应用CFD方法模拟气阀内流场对于了解多物理场随空间、时间的变化具有显著优势，根据内流场特点改进结构成为CFD模拟的应用方向，需要在完善多场耦合理论和提高模拟精度方面进一步开展研究。

为了解决磨料水射流加工过程中射流分散以及磨料分布随机的问题,采用在聚焦管处加入辅助磁场的方法。利用COMSOL Multiphysics软件数值模拟磁场辅助磨料水射流喷嘴内外在多物理场作用下流场分布规律,采用湍流、粒子追踪、磁场三模块分析磁性磨料在磁场、重力场、流场等多物理场作用下的运动状况,仿真结果表明:施加辅助磁场后,射流的发散性减弱,准直性增强,在磁场、重力场和流场的耦合作用下,微细磨料被约束在射流轴线附近,实现了磨料的聚集效应。模拟结果表明,辅助磁场有助于提高磨料水射流加工效率和加工表面质量。

液压阀块孔道结构复杂,在湍流条件下流动的液压油因粘性和粘性加热效应会对液压系统压力损失和温度产生影响.针对这种情况建立了几种典型孔道的液压油-阀块流固耦合模型,用计算流体力学（Computational fluid dynamics,CFD）软件Fluent 对建立的耦合模型进行稳态传热仿真（Steady heat transfer）,计算和分析不同进出油方向和孔道冗腔对压力损失和温度的影响.测试改进前后的阀块,结果表明：根据仿真结果进行结构优化后阀组的压力损失有很大改善.