文档介绍：论文题目:
答辩人:
学号:
专业:自动化
哈尔滨理工大学
指导老师:
准备工作
确定思路后查找资料,学习软件进行仿真,分析结果
跟老师沟通后确定论文题目和方向
提出问题和观点,拟定提纲编写论文
确定方向
仿真分析
编写
论文研究价值
本文的研究为实现热缠绕工艺加热过程中温度的精确控制和芯模结构优化提供了理论依据。通过对复合材料成型工艺的基础理论进行更加深入的研究,将推动复合材料成型工艺由经验工艺向基于科学理论的处理过程转变。
我的论文结构
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第五部分结论
第四部分数值模拟结果及分析
第三部分芯模结构简介及模型建立
第二部分蒸汽加热过程数学模型及数值解法
第一部分绪论
背景:复合材料壳体成型包含缠绕和固化两个过程。“外固化”工艺是将缠绕与固化分开进行,在缠绕机上完成缠绕后将复合材料壳体放置于固化炉或热压釜中完成固化,工艺完成需要经历拆卸、转移、安装等流程,严重影响生产效率。然而“内固化”工艺则可以实现边缠绕边固化,大大提高了省产效率,内固化工艺使用蒸汽作为加热介质加热热缠绕芯模,热缠绕工艺中影响壳体成型质量的因素有很多,反映在芯模上的主要是加温历程和芯模结构。因此深入研究芯模结构、蒸汽温度、蒸汽压力等参数和芯模表面及内部温度分布之间的关系,可以定性的掌握各种因素对壳体成型的影响。
研究背景及意义
意义:热固性复合材料壳体的使用性能和生产成本在很大程度上受成型工艺的影响。内固化工艺可以实现原位缠固化。芯模温度影响壳体成型质量。本设计采用数值模拟分析的方法,模拟高温高压蒸汽在芯模内部加温历程,并且借助温度场,速度流场,压力场情况来分析温度分布情况。依据复合材料固化反应规律设计出合理的、科学的芯模加温历程和芯模结构。从而为芯模结构参数优化提供理论依据。
一、绪论
主要研究内容
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研究复合材料壳体热缠绕成型过程机理
建立热缠绕过程芯模及其内部蒸汽的物理模型
对仿真结果进行分析根据分析结论对芯模结构进行改进
使用有限元流体分析软件Fluent进行数值模拟仿真
原位缠绕/固化工艺热芯模结构仿真
二、蒸汽加热过程数学模型及数值解法
湍流模型:
最简单的完整湍流模型是标准两方程湍流模型,它是一个半经验模型,是从实验中总结出来。由于热缠绕过程芯模内部蒸汽流场属于管流和通道内流动,所以可用标准两方程湍流模型描述。湍流动能方程和扩散方程如下:
两相流模型和相变模型:
高温高压蒸汽在芯模中的流动过程是湍流流动,同时又是典型的汽液两相流动,其中汽相的体积分数远大于液相,所以汽相为连续相,液相为扩散相。根据两相流的特性,可以采用单相流体的质量、动量和能量守恒条件表示每一相的局瞬特性。由此根据单相流的连续方程、动量方程以及能量方程得到如下形式的两相流模型:
连续方程:
动量方程:
能量模型:
固流耦合的动力学模型
求解蒸汽与金属芯模界面的流动过程属于固流耦合问题,需要建立固流耦合问题的动力学模型。固流耦合系统的动力学模型的基本方程包括流体场方程、固体场方程以及流固交界面条件。
流体场方程
其中为流体压力, 为流体中的声速。
2. 固体场方程
其中为固体应力分量, 为固体位移分量, 为固体体积分量, 为固体质量密度。
控制方程的广义形式和具体形式:
求解流体问题除了上述的湍流模型、相变模型以及固流耦合模型外,还需要一些最基本的控制方程,如质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和组分守恒方程等等。这些方程可以用广义形式表示为如下形式: