[发明专利]复合材料热压罐成型温度场交互式耦合数值模拟方法

摘要

一种复合材料热压罐成型温度场交互式耦合数值模拟方法，包括建立热流计算模型得到流场与流体温度场、建立固化成型计算模型得到复合材料构件与成型模具形成的固体温度场等过程，再基于热流计算模型的迭代计算与固化成型计算模型的迭代计算进行温度的交互，实现流体与固体之间温度的耦合，本发明考虑了模具温度场与构件温度场对气流场的影响，采用基于迭代步的双向耦合分析，在每一个迭代步中都设置有固体温度场与气流场之间的数据交互，考虑了固体温度场与气流场之间的强耦合作用，有效地解决了背景技术中所存在的温度场偏差问题，提高了模拟结果的可靠性，使模拟更符合实际，为后续应力、应变分析奠定基础。

主权项

一种复合材料热压罐成型温度场交互式耦合数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立热流计算模型，所述热流计算模型包括热压罐内流体流动计算模型及气体与固体接触面之间的流体热传递计算模型，所述固体包括模具及置于模具型面上的待成型复合材料；对热流计算模型设立初始边界条件，通过热流计算模型第1次迭代计算得到热压罐内的流体速度场与流体温度场，通过第1次迭代得到的流体速度场计算流体的热传递系数h1，通过得到的流体温度场提取流体与模具、复合材料接触处的壁面温度Tf1；2)建立固化成型计算模型，所述固化成型计算模型包括复合材料与模具型面之间热传递计算模型、固体内部的热传递计算模型及复合材料固化放热计算模型；以步骤1得到的Tf1与h1计算流体壁面传到固体场内的热流值Q1，以热流值Q1为固化成型计算模型的边界条件，通过固化成型计算模型第1次迭代计算得到模具、复合材料的温度场，并提取模具、复合材料与流体接触处的壁面温度Ts1；3)以Ts1为热流计算模型的边界条件，热流计算模型进行第2次迭代计算，通过第2次迭代得到的流体速度场计算流体的热传递系数h2，通过得到的流体温度场提取流体与模具、复合材料接触处的壁面温度Tf2；以Tf2与h2计算流体壁面传到固体场内的热流值Q2，以热流值Q2为固化成型计算模型的边界条件，进行固化成型计算模型第2次迭代计算，得到模具、复合材料的温度场，并提取模具、复合材料与流体接触处的壁面温度Ts2；4)继续步骤3的迭代计算：以固化成型计算模型第n次迭代计算结果Tsn的值为热流计算模型的边界条件，热流计算模型进行第n+1次迭代计算，通过第n+1次迭代得到的流体速度场计算流体的热传递系数hn+1，通过得到的流体温度场提取流体与模具、复合材料接触处的壁面温度Tfn+1；以Tfn+1与hn+1计算流体壁面传到固体场内的热流值Qn+1，以热流值Qn+1与为固化成型计算程序的边界条件，进行固化成型计算程序第n+1次迭代计算，得到模具、复合材料的温度场，并提取模具、复合材料与流体接触处的壁面温度Tsn+1；n为大于或等于2的正整数，重复本步骤至所有迭代步骤完成，输出经过界面数据交互的构件温度场模拟结果。