WORKBENCH流固耦合案例解析:螺杆挤出机流场与应力仿真

01案例介绍


如图所示的螺杆(单)挤出机,挤出量可以设定为800kgh,螺杆转速340rpm,物料密度700kg/m3,粘度1620Pa.s,物料含水率为30%,要模拟此过程中的流场和螺杆应力分布。

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图2




02网格情况


流场网格和结构网格均为ANSYS MESH非结构网格,其中流体网格有局部加密效果。

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图4

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图5




03仿真基本设置


一、WORKBENCH流固耦合实现方式

图中的A和F其实就是同一套模型的流体部分和固体部分。

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图7




二、流体仿真设置


1稳态计算

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图8


2物料材料设置

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图9


3两相流模型

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图10


第一相为物料,一般将多的一相设置为第一相。

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图11


第二相为水。

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图12


4湍流模型

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图13


5螺杆旋转设置

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6流量入口设置

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图15


物料质量流量和水的质量流量分别设置,水占30%。

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图16

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图17


7压力出口设置

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图18


三、静力学仿真设置


1固定约束

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图19


2导入流体压力载荷

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图20




04仿真结果

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图22

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图23

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图24

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图25

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图26

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图27

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图28

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图29

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图30

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图31

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图32

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图33

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图34

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图35

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图36

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图37

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05使用软件

ANSYS WORKBENCH15.0(流体使用FLUENT模块,受力使用静力学模块,单向流固耦合)。

本案例的制作方式比较简陋,仅供参考。




06双螺杆泵的情况


像下图的双螺杆的情形也可以使用类似的方式作简单处理。

WORKBENCH流固耦合案例#292-螺杆(单)挤出机流场和应力仿真的图56

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