Тепловой расчет конструкций

Введение. Рассмотрен тепловой расчет объемной конструкции с использованием метода конечных элементов. По планам Министерства энергетики РФ в стране в ближайшие годы будет создана мощная индустрия ветровой энергетики. В связи с этим расчеты при производстве строительных конструкций ветроэнергетических установок в настоящее время приобретают большое значение. Производство таких конструкций из стеклопластика представляет собой сложный термохимический процесс, включающий полимеризацию связующего при строго заданных тепловых режимах. Целью работы является разработка методики трехмерного конечно-элементного расчета нестационарного режима нагрева составной конструкции сложной формы.Материалы и методы. Определение полей температур конструкции сложной формы, выполненной из неоднородных материалов, приводит к необходимости применения численных методов и, в первую очередь, метода конечных элементов. Конечно-элементное моделирование поведения композиционных материалов при формовании до настоящего времени остается незавершенным. Для частичного ее решения выполнена адаптация известного уравнения теплопроводности для конкретной задачи на основе первого закона термодинамики. Предложены новые конечно-элементные модели, описывающие тепловые поля в конструкции при ее изготовлении. Определена точность моделирования тепловых процессов. Проведено численное моделирование нагрева.Результаты исследования. Решение задачи выполнено в многофункциональном программном комплексе ANSYS с реализацией методики расчета на языке параметрического программирования APDL. Рассчитаны поля температуры лопастных элементов ветроэнергетических установок на этапе их изготовления, что позволило выявить характерные особенности технологического процесса производства данных конструкций и получить рекомендации по уточнению процесса их склейки.Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы в тепловых расчетах элементов строительных слоистых конструкций сложной формы из композиционных материалов в ветроэнергетике, машиностроении, авиастроении, судостроении, приборостроении и т. д.