Syrthès
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
Syrthès的實(shí)例教程
02 仿真過程
首先使用通用CFD仿真和Syrthès進(jìn)行3D耦合計(jì)算，得到了閥門內(nèi)的溫度場(chǎng)。模擬的閥門冷熱沖擊溫度變化如下圖所示，然后將所得到的溫度場(chǎng)投影到力學(xué)計(jì)算網(wǎng)格上。
圖2 閥門所受冷熱沖擊示意圖
之后會(huì)在通用結(jié)構(gòu)仿真軟件中進(jìn)行3D熱彈性計(jì)算，最后再對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。殘余應(yīng)力的計(jì)算需要分為三部分：首先是非線性熱計(jì)算；之后進(jìn)行冶金計(jì)算，以考慮溫度變化對(duì)材料熱學(xué)性能的影響；最后進(jìn)行熱應(yīng)力計(jì)算。由于閥座內(nèi)襯是鎢鉻鈷合金。這是一種鈷基材料，其在快速冷卻過程中的冶金轉(zhuǎn)變尚不清楚。因此，無法進(jìn)行冶金計(jì)算。此外，由于閥門內(nèi)部的焊接過程是手工進(jìn)行的，因此熱量的輸入實(shí)際上會(huì)較實(shí)際值偏小。
03 結(jié)果展示
閥門在受到熱沖擊0.1秒時(shí)的溫度場(chǎng)如圖3所示，可以發(fā)現(xiàn)閥門下游的加熱或冷卻比閥門其他部分更快。與裝有41個(gè)熱電偶的閥門受熱沖擊的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，總體結(jié)果除了最初的較短時(shí)間以外，偏差在可接受范圍內(nèi)（圖4）。
圖3 閥門在0.1秒時(shí)刻的溫度分布圖4 閥門熱沖擊后計(jì)算溫度與實(shí)驗(yàn)溫度的差值
在進(jìn)行熱彈性計(jì)算時(shí)，閥門在沖擊開始后約0.2秒(圖5)，閥座內(nèi)襯達(dá)到正交應(yīng)力(導(dǎo)致開裂的應(yīng)力)的峰值。內(nèi)襯在熱沖擊時(shí)被壓縮(- 650 MPa)，在冷沖擊時(shí)被拉伸(+ 950 MPa)。可以觀察到，閥座上游的極端應(yīng)力水平較低。這是由于工件的幾何形狀和溫度分布：事實(shí)上，在這個(gè)區(qū)域，閥門部件與熱或冷流體的接觸發(fā)生得較晚，且流速和熱交換也更低。由于內(nèi)襯是通過焊接連接的，在焊接部分仍存在殘余應(yīng)力，現(xiàn)實(shí)的應(yīng)力評(píng)估還需要考慮殘余應(yīng)力。
圖5 閥門冷熱沖擊后閥座內(nèi)襯不同方向所受的應(yīng)力分布
殘余應(yīng)力計(jì)算結(jié)果表明，閥座內(nèi)的正交殘余應(yīng)力在流體流動(dòng)方向?yàn)? 350 MPa，在垂直方向?yàn)? 500 MPa(圖6)。目前，尚缺乏這些殘余應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)測(cè)量。
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02 仿真過程
首先使用通用CFD仿真和Syrthès進(jìn)行3D耦合計(jì)算，得到了閥門內(nèi)的溫度場(chǎng)。模擬的閥門冷熱沖擊溫度變化如下圖所示，然后將所得到的溫度場(chǎng)投影到力學(xué)計(jì)算網(wǎng)格上。
圖2 閥門所受冷熱沖擊示意圖
之后會(huì)在通用結(jié)構(gòu)仿真軟件中進(jìn)行3D熱彈性計(jì)算，最后再對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。
