流熱場及熱應力場耦合計算

1、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，為了方便熱應力的計算，熱場計算模型又認為分割為三個部分幾何模型2熱場計算邊界和結(jié)果計算邊界參數(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 熱導率j/m-k473 863 4532 1.34e-4 523 794 4815 1.07e-4 - 573 712 5502 9e-5 - 623 674 5502 7.1e-5 -（2）水進口速度旁路管路截面積1.2868dm3x2 流量水溫504K（231）密度得流速蛇形吊管總共153根，總截面積總流量與旁路流量之比為28:72，得總

2、流量水溫583K(310) 密度得進口流速（3）管子周圍環(huán)境溫度取330仿真計算結(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)域溫度相對均勻，只有主管中部導數(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。開孔位置水流開孔位置水流管子內(nèi)壁速度云圖局部放大從圖中可以看到，旁

3、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，整個旁路水管應該做成一個整體管路結(jié)構(gòu)，可能更為合適。3熱應力分析計算結(jié)果下面圖中的熱應力計算是幾何模型黃色的那一段管子熱應力仿真計算結(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力強度云圖從圖中可以看到最大應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蛇形吊管軸向及縱向剖面應力云圖蛇形吊管根部應力最大點在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，熱應力集中將會更加明顯。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主管出水口，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