29立方米液體罐式集裝箱的流固耦合及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、由于近幾年鐵路運(yùn)輸大提速，列車油罐受到強(qiáng)烈的外載荷作用，液體晃動問題十分突出;晃動液體與結(jié)構(gòu)的耦合沖擊成為非常重要的問題，因此研究運(yùn)動罐體內(nèi)液體晃動對保障罐車運(yùn)輸安全具有十分重要的意義。
　　液固耦合一方面可能導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行不穩(wěn)定，另一方面會對容器產(chǎn)生顯著的附加動應(yīng)力，甚至造成結(jié)構(gòu)破壞，因此有必要對這類問題進(jìn)行詳細(xì)分析。
　　本文以此為出發(fā)點(diǎn)，使用雙向流固耦合的方法對罐體沖擊載荷進(jìn)行分析，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)減重和罐體端面形狀優(yōu)化的研

2、究，具體分為以下步驟:
　　(1)幾何模型的簡化。在HyperMesh中對罐車模型進(jìn)行簡化處理，方便后面網(wǎng)格的劃分。
　　(2)流固有限元模型的建立。分別利用HyperMesh和ICEM-CFD對罐體及流體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
　　(3)固體域邊界條件的設(shè)定。在HyperMesh中分別設(shè)置罐體的約束條件、分析類型和耦合參數(shù)，并通過添加命令流的方式設(shè)置流固耦合的耦合面。
　　(4)網(wǎng)格的變形。在HyperMesh的Hpe

3、rMorph中設(shè)置罐體和流體網(wǎng)格的控制體，通過改變控制體的handles實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格的變形，通過保存所有步驟的命令文件來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格的自動變形。
　　(5)流體域參數(shù)的設(shè)置。在CFX中設(shè)置計(jì)算分析類型，流體邊界條件，耦合參數(shù)，耦合面數(shù)據(jù)交換等。
　　(6)單雙向流固耦合。通過CFX軟件完成了罐體在流體沖擊時(shí)的單雙向流固耦合仿真。并對比單雙向流固耦合結(jié)果，差異不大。而且都滿足罐體材料許用應(yīng)力。為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了前提條件。
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