基于动网格和UDF技术的假底流场特性分析

可升降假底作为海洋工程水池重要组成部分,其主要作用是模拟海底平面,根据实验要求模拟不同海况下的海底深度。为研究可升降假底上升过程中的流场特性,采用动网格技术对假底在静水中上升过程中的流场进行计算,结果表明:应用动网格技术以及用户自定义函数(UDF)程序成功实现了假底在水池中上升时的运动状态。假底在水池中上升经历加速-匀速的过程,在上升的过程中,会挤压流体,流体进入假底与水池壁面之间缝隙时流速明显变快,流场发生剧烈变化,进而使得假底上方湍流强度增加。为海洋工程水池假底的设计、优化以及假底系统的模型试验工作提供参考依据。

核电主蒸汽阀站中电磁先导阀的动态响应仿真研究

针对核电主蒸汽阀站中关键部件之一——大气释放阀前置隔离阀在实际工况中常出现响应超时的问题,采用数值仿真软件Fluent中的动网格以及用户自定义函数技术,对控制其启闭过程的电磁先导阀动态响应过程进行了研究。首先,研究了电磁先导阀中先导结构的动态响应过程以及阀杆的受力情况;然后,研究了电磁先导阀中主阀的动态响应过程以及主阀泄压时阀内的压力和速度分布情况;最后,综合两个动态过程,分析了电磁先导阀整阀的运动时间。研究结果表明,电磁先导阀的运动时间为8.5 ms,其中先导结构的运动时间占比较小,85%的时间集中在电磁先导阀主阀动作过程。该研究结果可对前置隔离阀响应时间的优化提供参考。

UDF技术在冲裁凸模结构设计中的应用

介绍了冲裁凸模常用的结构形式,用户自定义特征的特点以及构建用户自定义特征库的方法。使用编程的方式对用户自定义特征进行调用,从而开发出基于用户自定义特征的冲裁凸模结构设计模块。模块包含了冲裁凸模的常用结构,同时也可按照用户的要求方便地进行扩充,极大地提高了凸模结构设计的效率和质量。

通类管接头零件的UDF快速建模技术研究

通类管接头零件的类型和规格多种多样;若零件的类型或型号发生变化,设计者为了仿真分析、出图、工艺设计都需要重新设计模型,延长了产品的设计周期。为了提高设计效率,提出了用UDF快速建立通类管接头零件三维模型的方法。通过分析总结通类管接头零件典型通口结构的主要尺寸参数和参考约束,利用UG UDF命令定义通口UDF特征,形成UDF特征库;最后应用典型UDF特征对五通管接头零件进行综合实例建模,实现了通类管接头零件的快速设计。为通类管接头零件的快速设计提供了技术参考。

基于特征约束机床UDF特征库实现关键技术研究

为了实现机床快速设计目标,研究基于特征约束集的用户自定义特征(UDF)定义方法,利用该唯一性的特征描述方法,构建机床常用特征并组建成UDF特征库,结合Pro/Engineer二次开发软件包Pro/Toolkit,实现了UDF信息准确的提取与重用;开发机床UDF特征库系统,为机床等产品的三维设计提供了快速设计手段,提高了设计效率。

基于特征设计的CAD系统

介绍基于Ｐｒｏ／ＥｎｇｉｎｅｅｒＣＡＤ系统，借助于Ｐｒｏ／Ｄｅｖｅｌｏｐ开发工具二次开发的基于特征设计的ＣＡＤ系统．该系统操作简单方便、设计效率高，可方便地对特征增加附加信息，为后续过程提供了丰富的信息，便于ＣＡＤ与后续过程的信息集成和功能集成．提出广义特征概念，为基于广义特征建立产品集成信息模型打下了良好的基础．

使用Pro/Engineer二次开发技术自动建模研究

介绍了几种Pro/Engineer二次开发方法,深入研究了用户自定义特征和特征元素树两种建模方法,并给出了使用Pro/Toolkit二次开发包融合这两种方法实现参数化自动建模的一个程序示例。

利用用户定义特征实现基于约束设计

提出了基于约束的用户定义特征 (U ser Defined Feature,UDF)定义与实例化的通用机制及基于约束的特征库管理 ,并应用于国产 CAD/ CAM软件金银花 (L onicera)系统 ,以航空发动机转子为例 ,建立了转子特征库 ,对系统功能进行了验证 .该项工作既为详细设计阶段考虑装配约束和制造约束提供了方便 ,提高了设计效率 ,也为将用户定义特征与产品功能相联系。

基于CAA的CATIA用户自定义特征创建

为了开发CATIA的用户自定义特征(User Defined Feature)来实现通用特征在不同零件文档上下文的灵活使用,首先对CATIA二次开发的各种方法做了分析比较,讨论了基于CAA(Component Application Architecture)的CATIA二次开发的基本原理,重点研究了CAA中数据模型扩展应用和用户自定义特征的创建方法,给出了具体的几何自定义特征开发实例。

用户自定义特征库分类模型研究

针对传统CAD系统中用户自定义特征库分类不支持特征共享的问题,提出了基于有向无环图的用户自定义特征库分类模型。通过将特征信息作为公共子节点附加到分类树中形成有向无环图,实现了特征的分类和共享,并利用中性的XML文档实现了模型的存储,提高了模型的移植性;最后给出了模型的建立过程。实例表明,该模型简单灵活,极大地提高了用户自定义特征库的分类和共享能力。

高海拔隧道施工自卸车CO扩散规律

为定量分析高海拔隧道出渣过程中自卸车CO排放对施工环境的影响,针对自卸车底部、侧部、尾部安装排气管三种CO排放方式,基于Fluent软件,采用RNGk-ε湍流模型,选取Species Transport模型模拟CO与空气的耦合作用,考虑高海拔低气压和空气密度的影响,运用动网格及用户自定义函数(UDF),模拟自卸车体行驶过程中隧道气流三维速度场、CO浓度场,基于现场实测数据验证模拟结果。结果表明:相同行驶工况下,隧道断面越大,CO沿途扩散越快,较高的CO浓度主要出现在车体高度以下区域;三种排气管中,侧部排气管最有利于沿途CO扩散。自卸车排气管轴向CO浓度的沿途扩散符合e指数衰减规律,根据一维扩散理论,提出CO浓度累积预测计算式。

管道复杂流场气固两相流DPM仿真优化

针对Fluent中气固两相流离散相模型(DPM)仿真,为提高通用模型对管道节流复杂流场问题仿真时的准确性,在结合气相流场分析与固相颗粒受力分析的基础上,提出DPM优化的4项措施,即从气相速度入口模型、颗粒曳力模型、颗粒壁面碰撞模型、颗粒所受各个力的合理取舍4个方面进行优化.通用模型的优化通过调用Fluent相关宏并编制用户自定义函数(UDF)程序实现.实验已验证优化DPM的准确性明显优于通用DPM,具体体现在:两相流型转换时气相速度区间的模拟,颗粒沉降气相临界速度的模拟方面,这2项指标优化后比优化前分别提高55%和50%;在实验管道局部阻力损失与节流孔板前颗粒速度分布的模拟仿真方面,优化DPM显然具有更准确的优势.通过实流实验与仿真模拟的对比,证明优化是有效的.从研究过程可以得出,模型优化的方法对于其他类似的复杂流场工况具有通用性和工程实用价值.

三维参数化特征库的研究与实现

简要介绍了三维参数化特征库技术及其实现。并以 Ｐｒｏ／ｅｎｇｉｎｅｅｒ为软件平台说明其在产品特征建模中的应用。

低雷诺数下弹性圆柱体涡激振动及影响参数分析

利用Fluent软件数值求解不可压缩粘性流体的N-S方程,研究均匀来流Re=200时弹性圆柱体的涡激振动。圆柱体运动简化为质量-弹簧-阻尼系统,将Newmark-β方法代码写入用户自定义函数(UDF)求解运动方程,柱体与流体间的非线性耦合作用通过动网格技术实现。详细分析了涡激力系数、柱体位移特征值和尾流涡结构随频率比的变化关系,获得"相位开关"、"拍"等现象。考虑流向振动对横向振动影响时,圆柱体最大横向振幅为0.65倍直径。当固定频率比,而质量比或折合阻尼增大时,圆柱体流向与横向振动均呈非线性衰减趋势,但增大质量比对流向平均位移的偏离起到更好的控制效果。

嵌入式典型零部件快速设计系统

研究运行于多种三维CAD平台下的嵌入式典型零部件设计系统的组件体系结构 ,提出基于用户自定义特征的典型零部件数据库设计和模板生成方法 ,开发了常用的 7大类典型零部件设计与校核工具包 ,实现了CAD平台下典型零部件的模板生成与参数化重构、设计过程导航以及零部件之间基于坐标系的自动装配 最后给出Pro/En gineer2 0 0 1下嵌入式典型零部件设计系统的运行实例 ,验证了该系统实现典型零部件从设计到三维造型乃至自动装配过程的一体化。

圆盘浇铸机动态浇铸过程数值模拟

基于圆盘浇铸过程浇铸工具(中间包和浇铸包)的最优定量浇铸曲线的获取是决定浇铸质量的关键,而定量浇铸现场环境十分恶劣,无法通过现场反复实验来获得浇铸工具的最优定量浇铸曲线,应用Fluent软件对圆盘浇铸机的动态浇铸过程进行数值模拟,建立定量浇铸过程的数值仿真模型,编制UDF(用户自定义函数)设置浇铸工具的运动曲线,应用动网格模拟浇铸工具的刚体运动过程,并对浇铸过程进行气-液两相速度场计算。研究结果表明:数值仿真模型准确可靠;所获取的圆盘浇铸过程最优定量浇铸曲线直观地反映了中间包和浇铸包内铜液的速度场、气-液两相变化和浇铸工具刚体的运动,从而可对工业现场浇铸工具最优定量浇铸曲线的设置以及参数的优化提供参考。

基于FLUENT平台的LPG储罐热响应源项设计

为编制储罐外部受热时内部介质热响应的传热传质程序,利用FLUENT软件对储罐内部介质的热响应规律进行模拟。依据内部介质在受热和冷却条件下相变的控制方程,通过考虑内部介质气化热随温度的变化以及饱和温度与区域单元压力之间的关系,编写内部介质在受热和冷却条件下质量和能量源项的用户自定义函数(UDF)程序;将该程序导入FLUENT软件并在部分参数简化的条件下,分别对喷射火和池火条件下的丙烷储罐热响应模拟结果与试验结果进行对比。结果表明:模拟参数值与相同条件下试验参数值(内部介质温度、壁面温度,储罐内部压力)之间的相对偏差在15%以下;模拟参数值随时间的变化与试验值变化趋势基本相同,试验结果与模拟结果吻合较好。

全玻璃真空管太阳能热水器的季节性能

采用商业软件Fluent建立了全玻璃真空集太阳能热水器流场和温度场的计算模型,并引入使用者定义函数(UDF)分析了全玻璃真空管太阳能热水器四季的性能.考虑了太阳的日运动和季节性运动对太阳入射角和投射在真空管集热器上的太阳辐射量的影响.通过与实验对比,发现数值模拟结果与实验结果具有较好的拟合性.结果表明:水温夏季升高速率快,冬季速率慢,同时在春季、夏季和秋季,热水输出足以满足生活用热水的需求.该结果可作为继续研究设计冬季里产生较高温度热水的新系统的基础.

基于历史的用户自定义特征建模方法研究

在华中科技大学CAD中心自主开发的三维CAD系统———Intesolid中,提出了一种基于历史的用户自定义特征的建模方法,实现了基于用户自定义特征的设计意图的重构,提高了设计效率,体现了设计构件重用的思想,并简化了特征库的管理。

基于特征的压气机叶片结构设计

对航空发动机压气机转子叶片结构进行了特征分析和归纳,提取了典型特征结构和特征参数,建立了基于UG软件的压气机叶片特征设计系统,利用该系统进行了叶片的特征结构设计和多种形式的罩量优化,在此基础上对叶片结构进行了重构。按照同样的方法和步骤,可逐步实现航空发动机各零部件的特征设计,由此达到缩短设计周期,节约成本,提高设计一次成功率的目的。