流熱場及熱應(yīng)力場耦合計算

1、流熱場及熱應(yīng)力耦合計算1建模由于管子具有對稱結(jié)構(gòu)，因此原始管子結(jié)構(gòu)對稱面的一半作為熱場計算模型 模型，為了方便熱應(yīng)力的計算，熱場計算模型又認(rèn)為分割為三個部分幾何模型2熱場計算邊界和結(jié)果2.1計算邊界參數(shù)(1)水物性參數(shù)(國際單位)溫度K密度kg/m3熱容j/kg-K粘性pa-s熱導(dǎo)率j/m-k47386345321.34e-40.5752379448151.07e-4-57371255029e-562367455027.1e-5(2)水進口速度旁路管路截面積 1.2868dm3x2 流量 697000lb/h=43.9kg/s水溫 504K (231 C) 密度 0.834kg/dm3得流速

2、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(310C) 密度 0.696kg/dm3 得進口流速 0.231kg/s(3)管子周圍環(huán)境溫度取330c2.2仿真計算結(jié)果內(nèi)部溫度局部放大圖管子大部分區(qū)域溫度相對均勻，只有主管中部導(dǎo)數(shù)第二個出水管附近蛇形吊 管與主管壁溫差最大，云圖顏色也是沒有過度顏色變化的部位，溫度梯度也大, 也容易形成熱應(yīng)力。1.0Sfr*X§ 43x)1aooe*jodun of ViiQ£tyE而畤Apr IS 如

3、M SNSYS Fluent 15 0W. gn5. rk«3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冷水流動的約束作用， 對主管壁產(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，對主管冷卻作用主要集 中在冷水出口附近。dOurf of Valcly Magni Udit vmftlS 19, JCll*ANSVSFiu»nl iS.O pd pfem. 31a VtlKlty MUdMfVl)1 電 201SANSYS FH 15.C Qd pbm rkv>管子內(nèi)壁速度云圖局部放

4、大從圖中可以看到，旁路水管在流動過程中不斷通過開孔位置慢慢流出，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，整個旁路水管應(yīng) 該做成一個整體管路結(jié)構(gòu)，可能更為合適。3熱應(yīng)力分析計算結(jié)果F面圖中的熱應(yīng)力計算是幾何模型黃色的那一段管子熱應(yīng)力仿真計算結(jié)果，這段管子正好處于熱場溫度分布最不均勻的位置管壁表面及軸向剖面應(yīng)力強度云圖從圖中可以看到最大應(yīng)力點位于管壁右邊數(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KUU. 如HTtT-L 90S! « | tEK-LSCSI：in?邱M 5M -JE£4«BKR -5ANSYSftLS.OJL

5、87; 2Hmu必xnziKL snnrrtaEI SB -1 TH-3 XOT( fiMGi M 7M4E Ml -£46Hb sn n_ih也.ANSYSRi&q19iLii14i CtlE.71«fqqSETS.LME*et找 StT*WHf；制日,母壯司躥Jt網(wǎng)中印卻3rl*/*二時 M：麗，jm 幅/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)力集中將會更加明顯。第三模型幾何模型匚丁3

6、5：3國修叫5 .' X：1 1-r-L5$ It*靖力'0£二 Ylmn or SI*itrnM*flun (fcMr m w 臨WT-SFww ecmx PE.ZI9 116g，白85 X呢Cfls-CddgApr M. 3I1E4W¥irufM!iq.0(M gziCEM / SIR TF»a附"制WM.R16AMY1 打I I，白3d ptoniM3刖34.如i&加華g Fliwil ISO|羽 MM metvtKKtyVKion Cciimh 四1J一燈 uruuM i由管路剖面水流速度矢量云圖旁路出水口正對主管出水口，

7、旁路出水方向順著主管出水方向，不會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 壁溫度緩慢過渡，均勻分布從管路剖面水流速度矢量云圖來看，旁路出水口水流流動偏向右側(cè)，因此可以將出水口向左側(cè)便宜5-10mm,也許更好am,害.L S2E-KIS，融幅T電-JME+UlEsHElM,LUCi44rHM+M“餡 皿ikw wnia怦；lb JJ J環(huán)度JHC* 巾tJM H ME* .LUrgMno-n 靚ft M 7Ue."J i hitSt ».OI£LU Ml FEE .IW-iMIK皿期gm *ir二.二ANSrsBK TIE1H rffll-F ¥ 1K -_HIW：-M:i r J r ' i i 力 ni m i 力廣玉iFT，