谷芳崔国起黄劲松秦竞蕊张曼

（天津大学内燃机研究所）（滨海环保装备（天津）有限公司)

基于热流固耦合的换热器温差应力分析*

谷芳**崔国起黄劲松秦竞蕊张曼

（天津大学内燃机研究所）（滨海环保装备（天津）有限公司)

建立了某固定管板式换热器的热流固耦合仿真分析模型。首先以CFD方法计算得到换热器流体和固体温度场，然后将其作为热载荷对换热器结构进行热应力计算，着重分析管板与管子及壳体连接处的热应力分布。

换热器热应力多物理场耦合仿真CFD

0 前言

固定管板式换热器具有结构坚固、操作弹性大、可靠性高等特点，被广泛应用于各个工业领域。固定管板式换热器中的管束、管板和壳体三大主要构件彼此连接在一起，在换热过程中它们分别与不同温度的流体接触，产生一定的温差，从而使得刚性连接的构件间热变形受到约束，进而产生温差应力。目前文献中，关于固定管板式换热器的温差应力研究，大多采用有限元软件，建立结构较为简化的三维实体模型，进行温度场和温差应力研究[1-2]。一般利用已知的平均温度或换热系数对结构模型加载来计算热应力，而这些已知条件通常来源于经验数据，即便来源于换热器的流体力学与传热计算，也是将计算数据进行平均化处理，再加载给有限元模型。这是造成有限元热-结构计算误差的主要原因之一。

由于准确的温度场是研究固定管板式换热器温差应力的前提条件。……