【《基于SolidWorks的面条机挤面部分的流固耦合仿真分析案例》2500字（论文）】

[29]可知面团参数如表4-1所示。表4-1面团参数名称符号单位数值幂律指数n0.4时间常数λs2.12零剪切黏度ηPa·s24350无限剪切黏度ηPa·s0密度ρkg/850在Fluent软件的Setup模块中设置物性条件与计算条件。该流体域几何模型由静止流体域和旋转流体域两部分组成，形状也较为复杂，为达到较精确的计算结果，使用双精度稳态求解器。面团流动速度为低速，使用层流模型求解面团流动情况。使用单参考系法（SRF）定义旋转流体域的转动，转动速度为48r/min。压力与速度的耦合方法使用couple方法，计算格式均使用二阶迎风格式。对旋转绞龙表面的力和进出口流量进行监测，计算至力和出入口流量稳定视为计算完成。1.2.3流体计算结果在Fluent软件中的Solution进行求解，并最终在Results中得到求解结果。螺旋绞龙挤面轴表面和垂直于入口平面截面的面团流场压力分布如图1.4所示。图1.4面团流场压力分布云图可见流体压力从入口至出口呈递增规律，到达螺旋绞龙挤面轴叶片底部时压力最大，压力最大值为39.74Mpa。螺旋绞龙挤面轴叶片的前表面压力大于后表面，这是由于流体主要是靠叶片前表面推动的缘故。图1.5为面团流场速度分布云图。图1.5面团流场速度分布云图可见螺旋绞龙挤面轴叶片最外侧壁面附近的面团流动速度最大，速度最大值为0.101m/s。图1.6为面团流场粘度分布云图。图1.6面团流场粘度分布云图可见流场粘度最大区域主要集中在螺旋绞龙挤面轴叶片根部，螺旋绞龙挤面轴叶片外缘的粘度较小。这是由于螺旋绞龙挤面轴叶片根部速度小而外缘速度大的缘故。1.3挤面轴固体力学仿真1.3.1网格划分与材料属性使用ANSYSWorkbench软件库中的Mechanical软件计算固体区域的应力应变分布。由于本仿真主要关注螺旋绞龙挤面轴的应力分布状况，因此只计算螺旋绞龙挤面轴的受力情况。先用Mechanical软件中的Mesh模块对螺旋绞龙挤面轴进行网格化处理，网格划分的结果如图1.7所示。图1.7螺旋绞龙挤面轴网格划分情况对螺旋绞龙挤面轴的叶片区域使用全六面体网格划分，对螺旋绞龙挤面轴的轴采用四面体网格进行划分，在叶片根部对网格进行加密。旋转绞龙采用304不锈钢进行制造，304不锈钢的材料属性如表2所示。表4-2304不锈钢材料属性名称符号单位数值密度kg/7930杨氏模量EMpa194020泊松比ν0.3屈服强度σMpa205抗拉强度σMpa5201.3.2固体计算结果对螺旋绞龙挤面轴轴的两端采用固定支撑，将1.2中面团流体仿真计算得到的压力导入螺旋绞龙挤面轴固体域表面进行计算。螺旋绞龙挤面轴的总变形量结算结果如图1.8所示。图1.8螺旋绞龙挤面轴应变分布云图由图1.8可知，螺旋绞龙挤面轴由于其材料304不锈钢优良的材料性能，因而在工作时变形量很小，其最大变形量仅仅为0.00282mm，可以认为几乎是不发生变形的。螺旋绞龙挤面轴工作时的最大形变处位于螺旋绞龙叶片外缘。图1.9为螺旋绞龙挤面轴应力分布云图。图1.9螺旋绞龙挤面轴应力分布云图由图1.9可知，应力主要分布在旋转绞龙叶片根部，最大应力σmax=39.74Mpa，远小于304不锈钢许用强度σ0.21.4小结本章通过使用Fluent软件，对挤面部分进行了流固耦合仿真，包括面团流体仿真和挤面轴固体力学仿真，分别得到了流场压力、速度、黏度分布云图和固体应变、应力分布云图。通过面团流体仿真分析得出，流体压力从入口至出口呈递增规律，到达螺旋绞龙挤面轴叶片底部时压力最大，压力最大值为39.74Mpa；螺旋绞龙挤面轴叶片最外侧壁面附近的面团流动速度最大，速度最大值为0.101m/s；流场粘度最大区域主要集中在螺旋绞龙挤面轴叶片根部，螺旋绞龙挤面轴叶片外缘的粘度较小。通过挤面轴固体仿真分析得出