基于热流固耦合分析的冷热流体管道热应力仿真分析

以T型管道内冷热流体交混的上游区管壁及流体为研究对象,研究冷热流体交混对管道力学性能影响和传热机理变化。采用有限元法建立热-流-固耦合仿真模型,对不同压力负载、温度负载及耦合作用下T型管中冷热流体交混过程进行数值模拟。结果表明,冷热流体混合初期,在冷热流体交混区下游产生最大热应力之前,管道接口处上游区已产生700 MPa以上的热应力;热混合层不完全填充整个下游区管道;冷流体受到热流体的快速冲击产生一簇完整周期的漩涡。由此可知,最大等效应力受温度负载和压力负载同时影响,但耦合作用下产生的最大等效应力与各负载单独作用产生的应力之和呈非线性关系,计算热应力必须考虑耦合作用的影响。