基于CFD的蒸汽芯模加熱過程仿真及結構優(yōu)化.pdf

1、熱芯纏繞工藝是一種基于內固化工藝的新工藝，實現(xiàn)了復合材料邊纏繞邊固化的一體化成型。其原理是將復合材料在芯模上纏繞成型的同時向芯模內通入高溫高壓蒸汽對其進行加熱固化，因此具有生產效率高、成品質量佳、生產過程簡單等優(yōu)點，目前已應用于高壓殼體的生產。
　　對于熱芯纏繞這種纏繞和固化一體化的工藝來說，固化成型過程中使芯模軸向溫度按照期望分布十分重要。而芯模結構對于芯模軸向溫度分布起著決定性作用。例如，由于通入高溫蒸汽在到達芯模尾部時的能量

2、損耗導尾部溫度較低，使得尾部成型質量大大降低。而且芯模內部管道上的出氣孔附近的芯模外表面溫度更高，導致此處的殼體更易分層。針對這些問題，本文通過在小孔外設計導向芯模尾部的導流板對芯模結構加以改進，并通過仿真分析和實驗驗證對熱芯纏繞工藝進行進一步研究。
　　本文將首先介紹熱芯纏繞工藝的工作原理，分析纏繞固化過程的內部多場變化原理，從而采用湍流模型、蒸汽相變模型、固流耦合動力學模型、傳熱模型，通過 SIMPLE算法，對動量、能量控制方

3、程進行解算，用流體仿真軟件實現(xiàn)對整個加熱過程的仿真模擬。然后，對本文設計的帶有導流板的芯模結構改進方案建立多組不同導流板角度的模型。在相同入口壓力下分析導流板角度對芯模表面溫度分布的影響，經過對兩組模型溫度分布的分析，針對局部高溫和尾部溫度過低問題對角度進行優(yōu)化，得到了一個優(yōu)良角度范圍。再在取自實際芯模的首中尾部三個壓力值的入口壓力下對幾個優(yōu)良角度進行第三組仿真，分析不同入口壓力對選取角度的影響，對比其流場、溫度場分布情況，并加入數(shù)學算