[發(fā)明專利]一種空氣換熱器管束疲勞壽命評估方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510313400.2
• 申請日: 2015-06-09
• 公開（公告）號: CN104992048A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高子強;吳麟;常杰;孫佳興;王璐
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍第五七〇六工廠
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;付雷杰

1.一種空氣換熱器管束疲勞壽命評估方法，其特征在于，所述方法步驟如下：

步驟一，建立空氣換熱器三維有限元計算模型；

具體為：先建立空氣換熱器的三維模型，再對所述三維模型進行網(wǎng)格劃分，獲得空氣換熱器三維有限元計算模型；

步驟二，數(shù)值計算

(1)對空氣換熱器殼程流場進行數(shù)值計算，獲得殼程流體的速度分布和壓力分布；

(2)對空氣換熱器進行溫度場數(shù)值計算，獲得空氣換熱器管板和管束的溫度分布；

步驟三，耦合計算

將步驟二獲得的速度分布、壓力分布、溫度分布作為邊界條件施加到三維有限元計算模型中進行耦合計算，獲得換熱器應(yīng)力分布和應(yīng)變分布，根據(jù)應(yīng)變分布得到空氣換熱器管束危險部位的最大當(dāng)量塑性應(yīng)變范圍Δε_pmax；

步驟四，空氣換熱器管束疲勞壽命評估

具體為：壽命評估采用Manson－Coffin公式中的應(yīng)變法，具體公式為：

Δε_p·N_f^a＝C?????????????(1)

其中：Δε_p為塑性應(yīng)變范圍；N_f為試樣材料的疲勞壽命；a、C分別為材料常數(shù)；

對上式兩邊取對數(shù)整理得：

logNf=1a(logC-logΔϵp)---(2)]]>

由上式看出取對數(shù)后，塑性應(yīng)變范圍Δε_p與疲勞壽命N_f成線性關(guān)系；

將步驟三計算得到的空氣換熱器管束的最大當(dāng)量塑性應(yīng)變范圍Δε_pmax帶入式(2)中，得到試樣材料的疲勞壽命N_f，由試樣材料的疲勞壽命N_f乘以安全系數(shù)計算得到空氣換熱器管束壽命。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣換熱器管束疲勞壽命評估方法，其特征在于，所述步驟二(1)中對空氣換熱器殼程流場進行數(shù)值計算，獲得殼程流體的速度分布和壓力分布，具體方法為：采用適合大雷諾數(shù)湍流狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)κ-ε方程，獲得空氣換熱器殼程流場的速度場與壓力場分布：

κ=ui′ui′2‾=12(u′2‾+ν′2‾+w′2‾)]]>

ϵ=μρ(∂ui′∂xκ)(∂ui′∂xκ)‾]]>

式中k為湍動能，u_i’為時均速度，u’、v’、w’為速度分量，ε為耗散率，μ為湍動粘度，ρ為流體密度，x_k為方向矢量。