周照春 陈柏宇 张琪琪 张经豪 田 源 卢 涛

(北京化工大学 机电工程学院， 北京 100029)

引 言

T型管是核电管路系统中最常见的一种管道结构形式。T型管道的热疲劳是由冷热流体交汇引起的，由于冷热流体存在温差，管道在温度波动的作用下产生热应力，最终导致出现热疲劳现象，对核电的安全运行造成严重威胁。

Lee等[1]运用大涡模拟(LES)对T型管道内的冷热流体掺混进行数值模拟，并得出冷热流体湍流混合所引起的强化对流换热是管道热疲劳失效的主要原因。Zhang等[2]基于计算流体动力学- 有限元分析方法(CFD- FEM)和雨流计数法对T型管内的冷热流体混合进行了数值分析，构建了T型管冷热流体湍流混合的高周热疲劳计算方法。Hu等[3]利用LES模型对T型管内冷热流体的掺混过程进行了数值模拟，并根据主管与支管的动量比MR将混合流型分为壁面射流、偏转射流和冲击射流。Wegner等[4]通过改变T型支管角度提高了湍流的混合效果，并发现倾角的变化影响了涡结构和二次流，从而产生了不同的湍流混合效果。张越[5]对压器波动管进行大涡模拟，使用瞬态界面单向流固耦合方法对管道进行应力分析，并对管道进行了热疲劳评估，计算了管道的疲劳寿命。Kamaya[6-7]针对直管、弯管、T型管中的流动与传热现象进行简化，实现了管道的热- 流- 固耦合分析。

综上所述，目前对T型管道内冷热流体掺混过程中的流动与传热以及热疲劳评估已取得了很大的研究进展，但关于支管上游带有弯管的T型管结构尚无文献报道。……