復合材料熱纏繞工藝蒸汽加熱過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、復合材料殼體的成型質(zhì)量主要取決于制造工藝。傳統(tǒng)的復合材料殼體成型通常采用“外固化”工藝,即將纏繞后的殼體放入熱壓釜或固化爐內(nèi)加熱固化,由于纏繞和固化兩個過程需要分開進行,因此這種工藝會限制成型效率?！皟?nèi)固化”工藝利用復合材料筒形殼體結(jié)構(gòu)的有利條件,解決了這一問題。它是將復合材料在可通入蒸汽的芯模上纏繞成型,然后通入高溫蒸汽對芯模加熱,實現(xiàn)了纏繞成型后的復合材料殼體的原位固化,大大縮短了工藝時間,降低了工藝的復雜程度,提高了成型效率。

2、r>　　 雖然“內(nèi)固化”工藝在工程上的成功應用為熱纏繞工藝提供了可借鑒的思路,并且熱纏繞工藝與“內(nèi)固化”工藝有許多相通之處,但熱纏繞工藝仍然有許多尚待解決的問題,例如,芯模溫度不均導致殼體出現(xiàn)分層現(xiàn)象,用高溫蒸汽來實現(xiàn)較低的控制溫度完全基于經(jīng)驗等等,這就需要對熱纏繞工藝中許多基礎理論進行更加深入的研究。
　　 本文介紹了熱纏繞工藝原理,建立了復合材料熱纏繞工藝蒸汽加熱過程數(shù)學模型,包括湍流模型、兩相流模型和固流耦合模型,基于有

3、限元方法和流體分析軟件Fluent對蒸汽加熱過程的蒸汽流動和芯模傳熱過程進行數(shù)值模擬,對仿真結(jié)果進行了實驗驗證。仿真結(jié)果顯示了蒸汽流場的速度場、壓力場和溫度場的分布情況和變化歷程,根據(jù)仿真結(jié)果分析了蒸汽流場內(nèi)壓力、速度、溫度等物理量與蒸汽控制參數(shù)和流道結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系,根據(jù)分析結(jié)論改進了芯模結(jié)構(gòu)并對采用改進前和改進后的芯模生產(chǎn)的管道進行了性能對比試驗,試驗結(jié)果顯示改進后的芯模能夠在一定程度上提高復合材料管道的性能。本文的研究為復合材料