该文为了研究液压缸受到冲击荷载时冲击瞬间内部流场的变化情况,用有限元分析软件AnsysWorkbench对受冲击时液压缸内部流场压力进行了流固耦合分析,同时用动力学波动方程对相同模型的内部压力进行了分析、求解,并把两种方法计算出的轴向中心线压力分布进行了对比。对比结果表明两种方法对最大压力数值的预估误差为3.67%,出现的时间间隔0.007 s,在工程应用中可以忽略,互相验证了准确性;由于计算原理上的差别,沿轴向,有限元分析的结果变化比起波动方程计算的结果要平缓些。该文研究成果为液压缸冲击试验提供理论支持。

为解决履带车辆大功率液力变矩器在高转速工况下的叶轮强度问题,基于单向流固耦合(FSI)理论,建立了液力变矩器叶轮强度分析模型。采用全局守恒插值算法,实现了流场网格节点上的流体压力载荷到结构网格节点的插值传递。结合惯性离心载荷,采用静力学分析的方法,对某型液力变矩器叶轮,进行了2种载荷共同作用下的有限元强度分析,得到了其应力分布和变形情况,并对起动工况和最大功率工况2种危险工况进行了详细分析。为叶轮强度分析提供了1种较为有效的方法。

基于结构刚度非耦合,设计了在扭转方向存在双线性非线性的全动舵面,并对其开展了数值仿真与风洞试验研究。用接触对模拟双线性非线性,基于CFD/CSD耦合建立了该舵面数值仿真模型,考虑了初始接触刚度、触点震颤和接触摩擦力等因素。结果表明:初始接触刚度变化,对数值模拟所得极限环幅值几乎没有影响;采用接触时间控制能够有效解决触点震颤,使流固耦合模拟过程数值稳定;接触摩擦力增大,数值模拟所得极限环幅值减小;数值计算所得极限环幅值随动压的变化规律与风洞试验吻合。

本研究以多级压气机为研究对象,应用ANSYS/CFX为数据耦合平台对压气机单通道模型进行流固耦合瞬态动力学分析,得到了流场压力及叶片振动的时域响应曲线。对叶片顶点位移进行敛散性及频谱分析,得到了判断多级压气机叶片颤振特性的方式。

空空导弹空气舵面与气动力存在流固耦合作用。采用ANSYS Workbench 14.5对空气舵面与气动力进行了流固耦合仿真分析,研究了攻角和马赫数对舵面振动位移的影响。研究表明,舵面振动位移频率受攻角和马赫数的影响较小,舵面振动位移幅值随攻角和马赫数的增大而增大,并呈非线性关系。低马赫数范围内,飞行速度的变化对舵面振动位移的影响更为明显。攻角为30°,马赫数为3时,舵面振动位移曲线更趋向于等幅振动,舵面趋向于颤振临界状态。

针对充气式再入减速器在动态飞行环境下的结构特性变化问题,提出一种基于飞行轨迹参数的CFD动态边界条件加载方法,有效实现了飞行动力学与空气动力学之间的耦合。同时,建立考虑内充压气体热效应的流固耦合模型,较已有方法更全面地考虑了结构变形对流场的影响以及内充压气体状态参数的改变,突破了现有研究中未能完整考虑温度对结构特性影响的局限。利用此模型着重对比了再入过程中气动力与气动热对结构应力及一阶固频的影响,并研究了尺寸变化对结构特性的影响规律。研究发现单独考虑气动力与气动热作用时,结构最大应力分别升高至39.6 MPa与33.5 MPa,而适当减小半锥角和增多气囊数目有利于减小结构应力。本文研究为充气式再入减速器的强度校核及优化设计提供了有价值的参考。

分别采用CFX计算出三种工况下叶轮的气动压力分布,利用ANSYS计算出只受离心力载荷作用时的叶轮应力和变形。通过单向耦合得到两种载荷共同作用时的应力、变形结果,最后对叶轮进行了强度校核。结果表明,最大等效应力发生在叶片前缘与轮盖交接处,最大变形发生在叶轮出口处。叶轮的应力主要受离心力载荷的影响,而受气动载荷的影响较小。随着流量增加,最大等效应力和最大变形量随之减小。强度校核表明叶轮满足要求。文中为叶轮的流固耦合的强度计算提供了一种参考,从仿真角度揭示了叶轮的应力分布,为理论分析提供了佐证。

为获得某航空发动机压气机叶片在工作环境中叶片的静力分布,首先采用HandySCAN3D扫描仪对该叶片的实体模型进行扫描,获得该叶片表面的三维数据,并在专业逆向建模软件GeomagicStudio中对数据进行处理,拟合曲面,再通过三维软件UG生成实体。其次通过流体分析软件CFX对叶片进行流体分析获得叶片表面空气载荷,并将此载荷作为初始条件对叶片进行静力学分析,获得叶片等效应力分布,为叶片制造过程中了解提高叶片强度的位置提供依据。

提出一种可根据路面状况自动进行阻尼调节的机械感应式阻尼阀，并对阻尼阀进行了流固耦合特性分析。根据分析结果计算得出了阻尼阀的外特性，并与台架试验结果做了对比。结果表明，采用流固耦合仿真可以比较准确地进行阻尼阀外特性的工程预测，丰富了阻尼阀的设计方法。

针对由于飞机液压能源系统管路振动造成的故障问题，提出了管路振动系统是慢变参数系统的概念。为了全面描述液压能源系统管路的振动性，给出了一种实用的分析流体与固体管道发生流固耦合振动的工程方法。