栾振辉 陈涛

摘 要：以盘式干燥机加热盘为研究对象，为了研究其内部流场、温度场及热应力分布情况，将加热盘简化为三通管结构，提出了流-固-热-力多耦合分析方法，建立有限元模型，联合有限元软件ABAQUS求解4种时间下（0s，30s，60s，90s）加热盘的流场、温度场以及热应力分布。结果表明模型内通入高温烟气，加热盘入口处温度最高，随着时间变化30s之后流体模型内高温烟气分布均匀，温度均匀;固体模型温度场随着时间变化，温度升高，热应力逐渐增大，90s时热应力最大，发生热应力集中现象。

关键词：加热盘;流固耦合;数值模拟;热应力

中图分类号：U173.2 文献标志码：A

文章编号：1672-1098（2021）02-0009-07

收稿日期：2020-11-10

作者简介：栾振辉（1961-），男，安徽凤台人，教授，博士，研究方向：流体传动与控制。

Numerical Analysis of Multiphysics Coupling of Right-angle Three-way Heating Structure

LUAN Zhenhui， CHEN Tao

（School of Mechanical Engineering， Anhui University of Science and Technology， Huainan Anhui232001， China）

Abstract：Taking the heating plate of the disc dryer as the research object， in order to study its internal flow field， temperature field， and thermal stress distribution， the heating plate is simplified to a three-way tube structure， and a fluid-solid-thermal-mechanical multi-coupling analysis method is proposed. The finite element model was established， and the finite element software ABAQUS was combined to solve the flow field， temperature and thermal stress distribution of the heating plate in 4 periods of time （0s， 30s， 60s， 90s）. The results show the followings. The temperature at the inlet of the heating plate is the highest when the high-temperature flue gas introduced into the model， and the high-temperature flue gas is well-distributed and the temperature is uniform in the fluid model after 30s The temperature field of the solid model changes with the time. The stress gradually increases with the increasing temperature， and the thermal stress is the largest after 90s with the thermal stress concentration.

Key words：heating plate;fluid-structure coupling;numerical simulation;thermal stress

盤式干燥机主要由多层固定空心加热圆形载料盘及转耙搅拌装置组成，是一种立式连续的以热传导为主的干燥设备[1]，如图1所示，其广泛应用于干燥、加热、脱水等领域[2-3]。加热盘是盘式干燥机的核心部件之一，其结构为一空心圆盘，分为大小两种，如图2所示（以小加热盘为例）。加热盘工作时受到高温烟气直接作用，导致其局部温度过高且产生较大热应力，极易发生热疲劳破坏。工程实践中，经常出现加热盘过早损坏的情况。为了提高加热盘的使用寿命，有必要对加热盘的受热情况进行分析。

多物理场耦合分析是一种综合考虑多种情况影响下的研究方法。文献[4]建立流固共轭传热模型，对钠泵机械密封摩擦……