基于ansys的大型进气管道内外流场数值模拟

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringNumericalSimulationofInternalandExternalFlowofLargeAirInletPipeBasedonANSYSMasterCandidate：LiminLiMajor：MechatronicEngineeringSupervisor：Prof.HaoHuangWuhanUnive

2、rsityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430081,P.R.ChinaMay,2015III摘要近年来，在极端风环境情况下，很多中低层建筑遭到巨大破坏。在面对复杂多变的环境，许多原本在设计承载限度范围之内的建筑突然坍塌。目前已有大量的专家对中低层建筑风荷载进行研究。鉴于此，本文以武汉某大型环保设备公司消音除尘设备进气管道为研究对象，应用流体力学基本理论和流固耦合基本方程，对进气管道内、外流场和管壁结构进行分析，求出耦合作用下管壁等效应力变形。具体工作如下：（1）

3、本文首先探讨了连续介质力学运动的描述方法，得出任意拉格朗日欧拉（ALE）法描述相对运动的优越性，给出ALE描述下的流体力学基本方程。（2）本文对进气管道内部流场进行三维建模与仿真分析，在CFX中求解出内部流场的压力和速度分布情况，利用单向流固耦合法将流场计算结果传递到Workbench结构模块进行应力变形分析，分析应力集中的原因，并通过仿真实验验证了结构优化的合理性。（3）本文对进气管道外部流场情况进行分析。模拟了三维状态下管道外部流场的压力云图和速度云图。仿真结果显示在横截平面上管道迎风面产生最大

4、正压，在管道侧面和背风面出现负压。纵向截面上显示管道外流场上下呈对称分布，压力呈现出中间小，两侧大，这是由于空气流经管道上下两侧绕流分离产生。速度矢量图显示在背风面上下侧有两个小型涡流区。最后将流体计算结果加载到固体上得到管壁等效变形。（4）在考虑自重和横向风载的情况下对管道支架进行静力学分析。关键词：输气管道；风荷载；数值模拟；流固耦合；ANSYSIVAbstractInrecentyears,median-lowstructuressufferedhugedestructionunderthec

5、onditionofextremewind.Underthecomplexandchangeableenvironment,manybuildingswithinthelimitsofbearingwillsuddenlycollapse.Manyexpertshavestudiedonthewindloadofmedian-lowstructures.Inthispaper,asanobjectofstudyinlargenoisereductionanddustremovalpipeofaWuh

6、anEnvironmentalProtectionEquipmentCo.Ltd.Accordingtothebasicequationsoffluidmechanicsandfluid-structureinteractionequation,analyzetheinternalandexternalflowfieldandthestructureofthepipe,getthecouplingofequivalentstressanddeformationofthepipewall.Detail

7、workwasdoneinthispaperasfollows.1)ThispaperfirstdiscussesthemethodofcontinuummechanicstodescribethemotionsofobtainedtheadvantagesofarbitraryLagrangeEuler(ALE)descriptionofrelativemotion,andgivesthebasicequationsoffluidmechanicsinALE.2)Establishthe3-dmo

8、delofthegas-conveyingpipeandanalyzetheinternalflowfieldinCFX.Getthevelocityandpressuredistributionofinternalflowfield.TheresultswillbeimportedintoWorkbenchandgetthetransformationofthepipewiththeone-wayfluid-structureinteraction,analyzet