基于CFD的蒸汽芯模加熱過(guò)程仿真及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、熱芯纏繞工藝是一種基于內(nèi)固化工藝的新工藝，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料邊纏繞邊固化的一體化成型。其原理是將復(fù)合材料在芯模上纏繞成型的同時(shí)向芯模內(nèi)通入高溫高壓蒸汽對(duì)其進(jìn)行加熱固化，因此具有生產(chǎn)效率高、成品質(zhì)量佳、生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，目前已應(yīng)用于高壓殼體的生產(chǎn)。
　　對(duì)于熱芯纏繞這種纏繞和固化一體化的工藝來(lái)說(shuō)，固化成型過(guò)程中使芯模軸向溫度按照期望分布十分重要。而芯模結(jié)構(gòu)對(duì)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(dá)芯模尾部時(shí)的能量

2、損耗導(dǎo)尾部溫度較低，使得尾部成型質(zhì)量大大降低。而且芯模內(nèi)部管道上的出氣孔附近的芯模外表面溫度更高，導(dǎo)致此處的殼體更易分層。針對(duì)這些問(wèn)題，本文通過(guò)在小孔外設(shè)計(jì)導(dǎo)向芯模尾部的導(dǎo)流板對(duì)芯模結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，并通過(guò)仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)熱芯纏繞工藝進(jìn)行進(jìn)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(guò)程的內(nèi)部多場(chǎng)變化原理，從而采用湍流模型、蒸汽相變模型、固流耦合動(dòng)力學(xué)模型、傳熱模型，通過(guò) SIMPLE算法，對(duì)動(dòng)量、能量控制方

3、程進(jìn)行解算，用流體仿真軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)加熱過(guò)程的仿真模擬。然后，對(duì)本文設(shè)計(jì)的帶有導(dǎo)流板的芯模結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案建立多組不同導(dǎo)流板角度的模型。在相同入口壓力下分析導(dǎo)流板角度對(duì)芯模表面溫度分布的影響，經(jīng)過(guò)對(duì)兩組模型溫度分布的分析，針對(duì)局部高溫和尾部溫度過(guò)低問(wèn)題對(duì)角度進(jìn)行優(yōu)化，得到了一個(gè)優(yōu)良角度范圍。再在取自實(shí)際芯模的首中尾部三個(gè)壓力值的入口壓力下對(duì)幾個(gè)優(yōu)良角度進(jìn)行第三組仿真，分析不同入口壓力對(duì)選取角度的影響，對(duì)比其流場(chǎng)、溫度場(chǎng)分布情況，并加入數(shù)學(xué)算