折边锥形封头应力增强系数分析

推导分析了GB 150-1998《钢制压力容器》中折边锥形封头应力增强系数K的确定方法。为验证其可靠性,建立了参数化有限元计算模型,利用有限元分析程序Ansys计算了变参数下模型结构的应力分布及其相应应力增强系数,并与标准中的K进行了比较和分析,绘制了折边锥形封头应力增强系数表格,可用于工程设计。     

三通管二维湍流数值模拟

正确计算出三通管内流体交汇附近的流场、温度场和压力场的分布情况,对于管路的设计具有重要作用.以石化工业中常见的三通管为例,应用计算流体力学技术,研究了三通管管内流体各个流态参数,并对管内流体流动进行了二维模拟.在模拟过程中采用了不同的流体介质和不同的状态参数,得到了相应参数下三通管内流体交汇处的流场、温度场及压力场的分布情况.     

基于计算流体力学的热交换器壳程进口防冲挡板结构研究

热交换器壳程进口设置防冲挡板是避免流体对换热管进行直接冲蚀的一种重要手段。为研究防冲挡板对壳程流体流动的影响，构建了带有不同开孔率防冲挡板的壳程进口结构，采用计算流体力学方法研究并预测了挡板和换热管附近的流场分布情况。研究结果表明，当防冲挡板不开孔时，进口换热管附近流场分布不均匀，挡板与换热管附近存在明显的流动死区。随着开孔率的增加，流场分布的均匀性得到改善。防冲挡板的相对位置对流场分布具有一定影响，挡板与换热管距离过大或过小，都不利于流场的均匀分布。     

折流杆换热器壳程流场和温度场的数值模拟及场协同分析

在PHOENICS-3.5.1程序的基础上,引入多孔介质模型,用体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束,用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,对折流杆换热器的壳程流场和温度场进行了数值模拟,并对其温度梯度与速度矢量的夹角进行了计算。结果表明,采用换热器三维流动计算模型和kε-湍流模型能较好地模拟折流杆换热器壳侧内的流场分布。通过数值模拟可直观地了解换热器壳侧内流体的流动状态,确定流动的高、低速区。除出、入口外,换热器的场协同效果较好。     

内外流动介质下强化换热管耦合传热数值模拟

以强化换热管为研究对象,建立了以水为介质的轴对称数值模型。应用计算流体软件CFX对光管及2种强化换热管（缩放管、波纹管）的传热特性及流动规律进行数值研究。结果表明,数值计算得到的光管总传热系数数值与经验公式计算结果吻合很好。与光管相比,强化换热管壁面结构改变了流体的流动状况,对流道的流场产生重要影响。在相同流动条件下,缩放管与波纹管的总传热系数数值均有较大程度的提高,强化作用明显。为此类产品的进一步理论研究和分析方法推广提供了依据。     

折边锥形封头过渡区应力有限元分析

利用有限元分析程序ANSYS计算分析了不同几何参数下折边锥形封头的应力分布规律 ,并整理出其应力分布图谱 ,为折边锥形封头应力水平的评估和强度设计提供了一种依据。     

内管行星运动环空中幂律流体流动的数值模拟

运用函数UDF和动网格技术,对内管行星运动的偏心环空中幂律流体流动进行数值模拟,计算分析了自转与公转参数对流场速度分布、二次流、杆柱扭矩以及流体轴向压降的影响。计算结果表明:流动时的雷诺数Re=24.083~828.75;内管的公转使偏心环空流场速度核心区绕内管轴线向公转反方向偏移;内管自转与公转方向相反时,环空内二次流现象显著;内管自转且公转时,杆柱扭矩以及环空内流体轴向压降均比内管仅自转时大。     

高压容器球型封头应力分析设计

本文建立了半球形封头模型,得到封头整体应力分布云图,研究了封头结构对应力分布的影响,分别采用线性和非线性有限元分析方法对半球形封头进行了研究,简要分析了半球形封头随着封头厚度的减薄而出现的应力集中和最大应力情况。同时指出理论计算和用有限元计算方法还存在的不足之处,分析了存在的问题及主要原因。     

内插自旋直齿扭带换热管压降及流场数值模拟

为了直观地描述内插自旋直齿扭带管内压降及流场的特性,建立了以水为介质的内插自旋直齿扭带换热管内流场的计算模型,采用RNGk~ε湍流模型对管内压降及流场的特性进行数值模拟研究。计算结果表明,扭带管的压降Δp与流体的流速u成抛物线关系,压降随着流速的增大而增大,并且大于空管的压降;扭带管的流体呈有规律的三维螺旋状流动,且存在二次流,扭带的直齿结构增强了流体的湍流程度;在近管壁区域,扭带管的流体轴向速度比空管平均提高幅度在33.05%~35.17%。     

封头对板翅式换热器流动及阻力特性的影响

研究了不同Re下3种封头结构对板翅式换热器内部物流分配和阻力分布特性的影响。实验结果表明工业用基本型封头造成板翅式换热器内部物流分配极不均匀,而孔板型封头结构能有效地降低不均匀参数和最大流速比,可极大地改善物流分配的效果,并且随着Re的增大效果越明显;还发现物流分配的不均匀性会导致流动阻力分布更加不均匀。综合研究分析可得封头结构和Re是影响板翅式换热器物流分配和阻力分布特性的重要因素,而错排孔板型封头结构的改善效果最佳。     

基于ANSYS的中压反应器封头局部应力计算与强度分析

应用ANSYS软件对中压容器筒体与封头的连接区应力分布进行有限元分析。分析以通常仅受内压的情况为基础,在封头处加2个支座,对支座施加一定的外载荷,研究施加压力、拉力和力矩的作用对支座与封头连接处不连续区应力及其对筒体和封头连接部位的应力的影响。结果表明,由于几何结构的不连续,最大应力出现在筒体和封头的连接部位,支座与封头的连接处也会出现应力集中,但该部位产生的最大应力与筒体和封头连接部位的最大应力相比较小,且对筒体和封头的连接部位的应力分布影响不大,即其封头上可安装支座来承受一定的外载荷。     

平封头双开孔接管结构有限元应力分析

平封头开孔接管区结构不连续,应力分布复杂,导致局部应力集中。利用有限元软件ANSYS,采用线弹性分析方法和极限载荷分析方法对平封头双开孔接管结构进行计算分析,将接管轴向拉力、轴向推力分别与内压耦合,得到了平封头双开孔接管结构应力分布及变化规律。计算分析结果表明,接管轴向拉力使平封头双开孔接管连接区弹性应力变大,应力集中程度提高,降低了平封头双开孔接管连接区的极限承载能力;接管轴向推力使平封头双开孔接管连接区弹性应力变小,提高了平封头双开孔接管连接区的极限承载能力。     

再谈旋压封头与标准椭圆封头的替代

通过比较几种旋压封头与标准椭圆封头的形状,并在理解JB4732、ASME、AD等规范关于凸形封头的设计计算方法的基础上,认为只要能满足GB150-98规定的标准椭圆封头的允许形状偏差,不论封头的成形方法如何,都应属于标准椭圆封头,故在材料、厚度相同时可以等效代替标准椭圆封头。     

螺旋折流片强化壳侧传热研究

从涡旋流动强化传热的机理出发 ,提出了强化换热器壳侧传热的新方案———螺旋折流片式换热器。利用FLUENT流体计算软件对同心套管螺旋片式换热段的壳侧流场、温度场进行了数值模拟 ,讨论了螺旋片结构对其强化传热性能的影响 ,计算结果显示 ,该方案具有良好的应用前景。     

人字形波纹板流动分布特性数值分析

对人字形波纹板进行流体分布数值模拟,获得了波纹板式传热元件流动分配区、主传热区的流场。引入流动分布参数描述流动分布均匀程度,给出了波纹板传热区流动分布特征参数大小。计算结果表明,介质在流道内分布不均匀程度较高,而进口导流区对流体流动分布具有显著影响。     

变径段小端折边处的应力计算

本文在文献的基础上推导出了一般回转形封头制变径段小端折边处的应力计算式,然后将其用于椭圆形封头制变径段小端折边处应力的计算,并将其与实测结果进行了验证。     

LNG沉浸式气化器的数值模拟

液化天然气调峰系统中常用沉浸式气化器。与普通换热器相比,LNG沉浸式气化器有很多特殊性。为实现LNG沉浸式气化器的合理设计,必须掌握其内的两相流动流场及其传热特性,而LNG沉浸式气化器内流体流动和换热方面的数值模拟尚未见报道。在分析、组合其他模型的基础上,建立了LNG气化器内流动与传热过程的物理和数值模型,用标准湍流模型描述流体的湍流流动,用混合物模型处理多相流动,用离散相模型描述射流气体与水浴的相间耦合计算,用UDF函数添加源项方法描述液体气化过程,对LNG沉浸式气化器进行了三维数值模拟。获得了管程LNG气化过程中气、液相分布和流动情况,讨论了换热管倾斜角、射流气体雷诺数、射流喷嘴与换热管相对位置对气化过程的影响。结果表明,换热管向上倾斜2°以上可避免产生气阻现象;喷嘴射流气雷诺数在50 000左右、喷嘴与换热管同位布置换热效率最高。     

标准椭圆形封头与旋压椭圆形封头的区别

运用薄膜理论分析了旋压椭圆形封头的本质及其应力分布，指出了它与标准椭圆形封头不等效的原因及替代关系。     

有限元法强度计算一例

1.有限元法强度分析计算 油田火筒式加热炉由于结构需要,加热炉封头上需要开设大孔。在开大孔封头上焊十字加强筋并增加其壁厚,用来提高强度。但是,从来没有从理论和实验中知道采用上述措施以后,封头的强度改善了多少,安全欲度有多大。现有计算方法,计算比较粗糙,安全系数比较大,而且对于封头十字加强筋加强作用,解析法难以     

椭圆形封头开孔孔边应力集中分析

椭圆形封头在内压力作用下壳体上的应力是非均匀分布的，所以在开孔后其孔边的应力分布情况比较复杂。按平板开小孔的情形对椭圆形封头开孔后孔边的应力集中状况进行分析，提出了在椭圆形封头上开孔的范围。