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摘要
以含双陶瓷结构的700℃新型涂层双管系统为研究对象，采用有限元顺次耦合的计算方法，研究了关键特征参数对系统传热与应力分布的影响。在此基础上，基于MATLAB与ABAQUS平台，开发了一种优化算法与有限元相结合的多层异质涂层系统结构优化设计方法，用以确定涂层双管系统的最优几何结构尺寸与材料物理性能参数。结果表明：陶瓷层厚度比、外陶瓷层导热系数、热膨胀系数、冷却蒸汽温度和压力均会对涂层双管系统的温度和应力分布产生重要影响；系统结构优化前后，P91钢管内表面温度下降约27℃，系统中热生长氧化物与粘接层界面处的最大Mises应力下降约151 MPa，这表明当前提出的系统结构优化方法可以用于自动确定多层异质涂层系统的最优关键特征参数。
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单位内蒙古科技大学; 中国华能集团有限公司
