陆祖安，吴俐俊，孙国平，周伟国

（同济大学 机械与能源工程学院，上海201804）

高炉冷却壁是安装在高炉内部的重要冷却设备，它的寿命不但直接影响高炉炼铁的成本，更关系到高炉炼铁的一代炉龄，而影响高炉冷却壁寿命的直接因素就是冷却壁温度场和应力场的分布.专家和学者对高炉冷却壁的传热学分析作了大量的研究工作，并分析了各种因素对高炉冷却壁温度和应力场分布的影响［1－11］，但基本都是在冷却水管是圆管的基础上进行的.最早提出冷却水管优化的是德国的Peter Heinrich［12］，通过类椭圆冷却水管代替圆管来降低冷却水流速、提高冷却水换热效率以提高铜冷却壁的传热性能.国内学者［13］基于冷却水管优化的基本思想，开展了冷却水管管形变化下的高炉冷却壁传热分析的研究，得出了椭圆代替圆管不会造成冷却壁热面最高温度大幅升高的结论，这为冷却水管由圆形改成椭圆形提供了理论依据.但国内外研究高炉冷却壁水管的形状仅限于圆管和椭圆管，而对于各种异形冷却水管的研究还鲜有报道.为了进一步探讨冷却水管的优化结构，各种异形管（椭圆、矩形、正六边形、双圆形及三圆形）对冷却壁温度场及热应力场的影响就显得尤为重要.

1 高炉冷却壁传热及热应力稳态数学模型

高炉冷却壁传热及热应力模型与文献［11］一致.计算冷却壁选取：冷却壁材质为20号钢，冷却壁本体宽为900mm，厚为125mm，高为2 535mm.填充层厚度为50mm，炉壳厚度……