案例6 - 弯管道热固耦合分析

1.案例介绍

弯管道是一种管道元件，用于连接两个不同方向的管道部件。它通常由一段弯曲的管材制成，它的主要作用是改变管道的流动方向，同时也可以减少管道系统中的阻力和压力损失，提高流体的传输效率。此外，弯管道还可以帮助管道系统适应复杂的布局和空间限制，使其更加灵活和可靠。
在核工程中，管道系统起到关键的作用，核电站中的核反应堆需要通过冷却剂来控制温度，以确保核反应的稳定和安全。管道系统用于输送冷却剂，将其从冷却塔或水源中引入核反应堆，然后再返回冷却塔进行循环。这些管道必须能够承受高温、高压和辐射等极端条件，并保证冷却剂的流动和热交换效率。通过进行热力耦合分析，可以评估管道系统在不同温度条件下的热应力分布，并确定是否需要采取额外的支撑或热膨胀补偿措施，以确保管道的结构完整性和安全性

2.流程介绍

• 前处理与求解设置
  • 学习如何导入几何，自动生成网格
  • 学习如何导入模型网格
  • 学习如何设置模型与材料相关选项
  • 学习如何求解计算
• 后处理结果分析展示
  • 结果云图

步骤一：导入网格

进入热力学分析模块，点击“热力学分析”下的“网格”，在类型处选择“上传网格”，点击下面的上传网格将目标网格上传至CAE平台，本案例网格名为pip。如下图所示：

步骤二：设置时变特性

点击“热力学分析”，设置“时变特性”为稳态，“惯性效应”为静态，关闭“非线性效应”开关。

步骤三：接触设置

本案例无接触设置

步骤四：单元设置

“单元设置”处选择“自动”。设置如下图所示：

步骤五：全局模型设置

全局模型设置即设置模型的加速度载荷，设置Z轴负向加速度，值为9.8，如下图所示：

步骤六：材料设置

材料是有限元计算中必须设置的内容，软件可以通过材料的相关设置组装出模型的质量、刚度等矩阵。
点击材料，对模型施加全局材料属性，并修改材料相对应参数，具体如下图所示：

步骤七：边界条件和荷载

1）点击“边界条件与载荷”后的“+”，设置“温度”为80摄氏度，施加位置在面“surfInt”。设置如下图所示：

2）再次点击“边界条件与载荷”后的“+”，设置“温度”为30摄氏度，施加位置在面“surfExt”。

3）再次添加边界“热对流”，设置“环境温度”为20，热传导系数5，施加位置在面“section”、“suefExt”、“surfInt”。

4）添加边界条件“固定支撑”，施加面“sectionA”。

步骤八：求解器设置

求解器采用默认设置如下图所示：

步骤九：时间步设置

时间步与资源设置采用默认设置

步骤十：结果设置&计算

点击结果配置前的“+”，会弹出物理场，打开物理场前的“+”会弹出一部分默认输出的物理场，其余的物理场可以通过点击“物理场”后的“+”。这里需要配置的物理量如图所示。

点击“仿真计算”，开始计算，直至提示成功即可。

步骤十一：结果展示

查看计算结果——点击“结果云图”。在“物理场”下拉菜单中可以设置不同结果的名称。具体结果如下图所示：