T型管湍流穿透现象的热流固耦合疲劳分析

作者：李庚旺; 张骐; 陈爽; 欧阳斌; 卢涛^*

来源：北京化工大学学报(自然科学版), 2020, 47(04): 81-88.

DOI：10.13543/j.bhxbzr.2020.04.012

• 湍流穿透
• 大涡模拟(LES)
• 瞬态流固耦合
• 热疲劳分析

在石油、化工、核电等管道系统中存在大量T型管道,由于其主支管流体的流量及温度存在差异导致产生湍流穿透现象,引发T型交汇处温度与速度场波动,进而可能诱发管道热疲劳问题。首先使用大涡模拟(LES)方法计算湍流穿透工况下管道内流场各物理量的时空演变规律,结果表明在支管轴向无量纲高度H=4截面处温度波动最为强烈;然后建立瞬态热流固耦合计算过程,将面压力与体温度动态加载到固体域,得到管道应力分布情况,找出危险点所在位置为轴向H=0截面内壁面;最后使用雨流计数法对危险点应力波动信息进行统计学分析,依据Goodman曲线得到等效对称循环载荷,根据线性疲劳损伤累积准则对危险点疲劳寿命进行评估,最终得到管道的疲劳寿命。

• 单位
  北京化工大学; 机电工程学院; 中国核动力研究设计院