金属纤维多孔烧结板复杂网状模型的主动设计及传输特性仿真.pdfVIP

第 46 卷第 3 期 中南大学学报(自然科学版)  Vol.46  No.3  2015 年 3 月  Journal of Central South University (Science and Technology)  Mar. 2015  DOI: 10.11817/j.issn.1672­7207.2015.03.007  金属纤维多孔烧结板复杂网状模型的主动设计及 传输特性仿真 王清辉，李伟晨，黄祥，李静蓉  (华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州，510640)  摘要：提出一种针对金属纤维多孔烧结结构的主动设计方法。该方法基于 Micro­CT 扫描，对金属纤维多孔烧结 板在不同工艺参数下模压成形样本进行三维重建，对其骨架网络的微观分布特征进行统计分析；提出与烧结板成 形规律相映射的概率分布模型及参数驱动设计方法；基于该主动设计模型，采用计算流体力学仿真探究不同微结 构分布特征对其流体传输特性的影响机制。研究结果表明：在正态分布概率密度函数控制下，主动设计模型中纤 维段长度、角度分布规律与实测结果基本吻合；纤维板纤维孔隙结构对流体流速有增强效果且随孔隙率升高呈递 减趋势；在相同入口流速条件下，压降随烧结板孔隙率升高呈递减趋势；烧结板内流体流速增强效果随正态分布 方差的减小呈增加趋势。 关键词：金属纤维多孔结构；微结构设计；流动仿真 中图分类号：TB383  文献标志码：A  文章编号：1672−7207(2015)03−0812−10  Microstructure design of random metal fibrous structure and its  transport properties simulation  WANG Qinghui, LI Weichen, HUANG Xiang, LI Jingrong  (School of Mechanical  Automotive Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)  Abstract: An approach of microstructure design for random metal fibrous structure was proposed. A variety of the  material’s microstructures under different  fabrication configurations were investigated utilizing micro­CT screening,  skeleton network reconstruction, and characteristics analysis. A parametric­driven modeling algorithm was developed to  address the effective description of the random fibrous network, which could be mapped with fabrication configurations.  The influence of the characteristics of the complex network on  fluid transport properties was investigated by  CFD  simulation. The results show that distribution of fibre length and angle