薄壁煙風(fēng)道有限元分析及設(shè)計計算優(yōu)化的程序?qū)崿F(xiàn).pdf

1、煙風(fēng)煤粉管道是火力發(fā)電廠鍋爐設(shè)備的重要組成部分。利用煙風(fēng)道排送煙氣是火力發(fā)電廠運(yùn)轉(zhuǎn)的重要組成部分之一，影響著發(fā)電廠運(yùn)行的可靠性。煙風(fēng)煤粉管道一般是由鋼板和加固肋組成的矩形道體，煙道壁板厚度通常小于等于6mm，隨著鍋爐容量的增大，最大已增加到了10mm。煙風(fēng)煤粉管道具有截面大，煙道壁板薄的特點(diǎn)<'[73]>，如果煙風(fēng)煤粉管道及其加固肋設(shè)計不當(dāng)不僅會耗費(fèi)大量的財力，而且會帶來很大的安全隱患。 國內(nèi)外火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道加固肋設(shè)計計

2、算方案不盡相同。我國初期一直沿襲(前)蘇聯(lián)的以橫肋為主，縱肋為輔的設(shè)計計算模式，經(jīng)實(shí)踐證明并不十分合理，改良設(shè)計后，提出了橫肋為主，適當(dāng)考慮內(nèi)撐桿承受內(nèi)外荷載，按照薄板大撓度塑性變形模式來進(jìn)行道體面板計算，并以此為基礎(chǔ)對加固肋和內(nèi)撐桿進(jìn)行控制設(shè)計計算。 本文首先采用經(jīng)典理論分析方法將現(xiàn)有的煙風(fēng)煤粉管道設(shè)計計算模式進(jìn)行力學(xué)理論分析，即采用薄板大撓度彈塑性彎曲變形理論對煙風(fēng)煤粉管道的實(shí)際受力情況進(jìn)行解析，找到沿襲至今并有所改進(jìn)的設(shè)計

3、模式的理論基礎(chǔ)。在理論分析的基礎(chǔ)上，利用有限元方法通過ANSYs有限元分析軟件對煙風(fēng)煤粉管道標(biāo)準(zhǔn)道體的局部及整體按照實(shí)際工作情況建模，進(jìn)行有限元數(shù)值模擬計算。將經(jīng)典理論解法與有限元數(shù)值解進(jìn)行對比，對現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)道體加固肋設(shè)計計算方案經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行分析。 針對現(xiàn)有的設(shè)計計算模式中將板及其加固肋分別進(jìn)行控制計算而沒有考慮到板和肋的共同作用，本文采用船舶及航空中經(jīng)常采用的加勁板理論對煙風(fēng)煤粉管道面板及其加固肋進(jìn)行綜合分析，提出了管道壁及其

4、加固肋共同工作的理論，研究四邊固定矩形加勁板的力學(xué)性能。 對于大容量的鍋爐系統(tǒng)中的異形道體，原有設(shè)計理論存在許多局限性。本文通過有限元分析方法，應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件，按照實(shí)際設(shè)計情況，對常見的異形道體進(jìn)行有限元數(shù)值模擬分析，找出異形道體的不利受力位置，及其受力特點(diǎn)，指導(dǎo)異形道體的工程設(shè)計。由于異形道體內(nèi)部氣流流向復(fù)雜，道體對氣體流動產(chǎn)生一定的阻力，本文采用計算流體動力學(xué)的方法對異形道體內(nèi)部氣流的流動阻力進(jìn)行簡要的計算分析

5、。 煙風(fēng)煤粉管道的加固肋設(shè)計長期以來一直采用手算的形式，浪費(fèi)了大量的人力和時間，本文根據(jù)現(xiàn)有的加固肋設(shè)計計算流程，結(jié)合數(shù)值計算的結(jié)果編制了標(biāo)準(zhǔn)道體和異性道體加固肋設(shè)計優(yōu)化程序，將設(shè)計過程程序化，簡化設(shè)計流程。 在有限元分析及實(shí)際工程的基礎(chǔ)上提出關(guān)于道體加固肋在設(shè)計選材方面存在的規(guī)律性，通過對不同加固肋間距對應(yīng)的不同型鋼的用鋼量對比，提出在加固肋設(shè)計過程中加固肋型號的最優(yōu)選擇，以達(dá)到即安全適用又經(jīng)濟(jì)的目的。研究成果對煙風(fēng)煤