来自映射温度数据的热应力:排气岐管

本教程介绍了如何在 Simcenter STAR-CCM+ 中进行热应力分析。

在本模拟中,需要研究热气体进入入口时排气歧管的热膨胀。模拟融入了共轭热传递(CHT)和应力分析。

Simcenter STAR-CCM+ 中,可以将有限体积 (FV) 和有限元 (FE) 方法的优势在相同模拟中融为一体。在教程的第一部分,为计算整个歧管的稳态温度分布,您需要进行有限体积共轭热传递分析。在教程的第二部分,您需要将温度数据映射到歧管的有限元模型中,以进行应力分析。

由于您寻找的是体和固体的静态/稳态求解,因此先为流体和共轭热传递求解,然后在热场保持固定时为固体位移求解,这样会既方便又准确。

以下总结了包括模型几何和假设的模拟策略。

热分析

固体域 流体域
几何 内径:0.04 m 固体域的内部体积。
外径:0.042 m
长度:0.4 m
假设和模型
  • 材料:球墨铸铁
  • 状态方程:恒密度
  • 材料:空气
  • 状态方程:理想气体
  • 流体区域:湍流
边界条件
  • 外边界的热指定对流
  • 进口温度:1000 K
  • 进口质量流率:0.001 kg/s
分析类型 定常 定常
离散与求解方法 有限体积 (FV) 有限体积 (FV)
网格 多面体网格单元 多面体网格单元

应力分析

固体域
几何 与 FV 固体域相同
假设和模型
  • 材料:球墨铸铁
  • 本构定律:线性弹性
  • 几何:线性
边界条件
  • 约束:流形底座的三点约束
  • 热负荷:在热分析过程中计算温度负荷,然后映射到 FE 网格中
分析类型 静态
离散与求解方法 有限元 (FE)
网格 Tet10(四面 10 节点)元素