基于热-流-固耦合的输送管道的结构分析

摘要

通过对输送管道的工况分析,利用计算流体动力学对输送管道进行三维流场分析,并对管道内部的温度情况进行数值模拟,将得出工作过程中管道的压力场和温度场耦合到结构场利用有限元方法进行结构分析,研究在不同进口流速下,不同的外部环境温度和流体温度对输送管道结构的影响,得出应力最大的位置主要集中在夹紧部位的周围,在与管壁交汇处达到最大。研究表明,在不同的温度工况下,随着进口流速的增大,输送管道所承受的应力和变形的程度也越大,但增长的趋势变化十分微小,流速的增大对于管壁的影响很小。随着流体温度的逐渐增加,输送管道的应力和变形量逐渐降低直至最终趋于稳定,但当外部温度过高,管道的应力和变形值的变化是先逐渐减小后逐渐增加。