连续型螺旋折流板成形数值模拟研究

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连续型螺旋折流板换热器具有优良的传热性能,它的传热效率比弓形折流板换热器和非连续型螺旋折流板换热器更高,而且流体流动阻力较小。但是连续型螺旋折流板制造难度较大,目前多采用模具冲压成形技术制造,但是这种制造方法存在许多不足,例如模具制造困难,通用性差,成本较高,生产周期长。因此,连续型螺旋折流板需要一种更加完善的制造方法。本文提出采用多点成形的方法制造连续型螺旋折流板。多点成形是一种目标形状可调的柔性加工方法,这种方法已经成功的应用于船外板,列车流线型车头覆盖件等复杂形状零件的成形制造,并且取得了很多成功的经验。因此,本文根据连续型螺旋折流板的形状特点,提出用多点成形的方法制造连续型螺旋折流板。本文应用商业软件ANSYS/LS-DYNA对连续型螺旋折流板的成形过程进行有限元数值模拟。通过模拟研究了连续型螺旋折流板多点成形过程中的应力、应变分布及回弹特点。模拟结果表明,螺旋折流板成形后的厚向应变沿螺旋折流板的径向方向由内侧向外侧呈减小趋势;回弹量随着连续型螺旋折流板厚度的增加而逐渐减小。本文以螺旋折流板的厚度、材质以及螺旋折流板的螺距、折流板径向尺寸、基本体大小等为变量,通过对螺旋折流板成形过程的数值模拟,研究这些因素对成形过程中压痕、起皱等缺陷的影响规律。研究结果表明,螺旋折流板成形时起皱、压痕等缺陷随板料厚度的增加而减小;随螺旋折流板螺距的增大而增加。压痕缺陷随板料内径的增大而减少;另外,压痕缺陷随螺旋折流板外径的增大而减少。同时随着基本体尺寸的减小,螺旋折流板的压痕和起皱缺陷减少。连续型螺旋折流板多点成形过程的研究表明,压痕、起皱等成形缺陷可以完全压制在允许范围内,不会对连续型螺旋折流板的使用产生不良影响。因此,采用多点成形方法制造合格的连续型螺旋折流板是完全可行的。
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