流熱場(chǎng)及熱應(yīng)力場(chǎng)耦合計(jì)算.docx

流熱場(chǎng)及熱應(yīng)力耦合計(jì)算1建模由于管子具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此原始管子結(jié)構(gòu)對(duì)稱面的一半作為熱場(chǎng)計(jì)算模型模型，為了方便熱應(yīng)力的計(jì)算，熱場(chǎng)計(jì)算模型又認(rèn)為分割為三個(gè)部分幾何模型2熱場(chǎng)計(jì)算邊界和結(jié)果2.1計(jì)算邊界參數(shù)（1）水物性參數(shù)（國(guó)際單位） 溫度K 密度kg/m3 熱容j/kg-K 粘性pa-s 熱導(dǎo)率j/m-k 473 863 4532 1.34e-4 0.57 523 794 4815 1.07e-4 - 573 712 5502 9e-5 - 623 674 5502 7.1e-5 -（2）水進(jìn)口速度旁路管路截面積1.2868dm3x2 流量697000lb/h=43.9kg/s 水溫504K（231） 密度0.834kg/dm3 得流速2.5m/s蛇形吊管總共153根，總截面積0.13854dm3x153=21.2dm3總流量與旁路流量之比為28:72，得總流量271055lb/h=34.155kg/s 水溫583K(310) 密度0.696kg/dm3 得進(jìn)口流速0.231kg/s（3）管子周圍環(huán)境溫度取3302.2仿真計(jì)算結(jié)果管子外壁與內(nèi)壁溫度云圖內(nèi)部溫度局部放大圖管子大部分區(qū)域溫度相對(duì)均勻，只有主管中部導(dǎo)數(shù)第二個(gè)出水管附近蛇形吊管與主管壁溫差最大，云圖顏色也是沒(méi)有過(guò)度顏色變化的部位，溫度梯度也大，也容易形成熱應(yīng)力。管子內(nèi)部溫度云圖管子內(nèi)部速度云圖管子內(nèi)部旁路水管出口位于主管中部導(dǎo)數(shù)第二個(gè)出水口附近，冷水從旁路水管流出后由于失去了旁路管壁對(duì)冷水流動(dòng)的約束作用，對(duì)主管壁產(chǎn)生沖擊冷卻作用，由于冷水速度不是很大，加上水的粘性阻力非常大，對(duì)主管冷卻作用主要集中在冷水出口附近。開(kāi)孔位置水流開(kāi)孔位置水流管子內(nèi)壁速度云圖局部放大從圖中可以看到，旁路水管在流動(dòng)過(guò)程中不斷通過(guò)開(kāi)孔位置慢慢流出，與主管熱水慢慢混合，避免主管壁被冷水激冷激熱，如果條件允許，整個(gè)旁路水管應(yīng)該做成一個(gè)整體管路結(jié)構(gòu)，可能更為合適。3熱應(yīng)力分析計(jì)算結(jié)果下面圖中的熱應(yīng)力計(jì)算是幾何模型黃色的那一段管子熱應(yīng)力仿真計(jì)算結(jié)果，這段管子正好處于熱場(chǎng)溫度分布最不均勻的位置。 管壁表面及軸向剖面應(yīng)力強(qiáng)度云圖從圖中可以看到最大應(yīng)力點(diǎn)位于管壁右邊數(shù)第二根到第五根蛇形吊管根部附近，此處正好是冷熱水交匯之處 蛇形吊管軸向及縱向剖面應(yīng)力云圖蛇形吊管根部應(yīng)力最大點(diǎn)在127MPA-145Mpa之間第二模型幾何模型，縱向剖面溫度云圖及局部放大云圖旁路管末端附近出口水流直接流向主管管壁，激冷激熱造成蛇形吊管根部溫度急劇變化，熱應(yīng)力集中將會(huì)更加明顯。第三模型幾何模型 管壁溫度云圖管路剖面水流速度矢量云圖旁路出水口正對(duì)主管出水口，旁路出水方向順著主管出水方向，不會(huì)造成旁路出水直接流向主管管壁，從而造成主管管壁急劇降溫，有利于冷熱水交匯處管壁溫度緩慢過(guò)渡，均勻分布。從管路剖面水流速度矢量云圖來(lái)看，旁路出水口水流流動(dòng)偏向右側(cè)，因此可以將出水口向左側(cè)便宜5