薄壁煙風(fēng)道有限元分析及設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)不當(dāng)不僅會(huì)耗費(fèi)大量的財(cái)力，而且會(huì)帶來(lái)很大的安全隱患。 國(guó)內(nèi)外火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道加固肋設(shè)計(jì)計(jì)

2、算方案不盡相同。我國(guó)初期一直沿襲(前)蘇聯(lián)的以橫肋為主，縱肋為輔的設(shè)計(jì)計(jì)算模式，經(jīng)實(shí)踐證明并不十分合理，改良設(shè)計(jì)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(lái)進(jìn)行道體面板計(jì)算，并以此為基礎(chǔ)對(duì)加固肋和內(nèi)撐桿進(jìn)行控制設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)計(jì)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(duì)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(jì)

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(guò)ANSYs有限元分析軟件對(duì)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(jì)算。將經(jīng)典理論解法與有限元數(shù)值解進(jìn)行對(duì)比，對(duì)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)道體加固肋設(shè)計(jì)計(jì)算方案經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行分析。 針對(duì)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)計(jì)算模式中將板及其加固肋分別進(jìn)行控制計(jì)算而沒(méi)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(duì)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(duì)于大容量的鍋爐系統(tǒng)中的異形道體，原有設(shè)計(jì)理論存在許多局限性。本文通過(guò)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(jì)情況，對(duì)常見(jiàn)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(jì)。由于異形道體內(nèi)部氣流流向復(fù)雜，道體對(duì)氣體流動(dòng)產(chǎn)生一定的阻力，本文采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)異形道體內(nèi)部氣流的流動(dòng)阻力進(jìn)行簡(jiǎn)要的計(jì)算分析

5、。 煙風(fēng)煤粉管道的加固肋設(shè)計(jì)長(zhǎng)期以來(lái)一直采用手算的形式，浪費(fèi)了大量的人力和時(shí)間，本文根據(jù)現(xiàn)有的加固肋設(shè)計(jì)計(jì)算流程，結(jié)合數(shù)值計(jì)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(jì)優(yōu)化程序，將設(shè)計(jì)過(guò)程程序化，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)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(jì)選材方面存在的規(guī)律性，通過(guò)對(duì)不同加固肋間距對(duì)應(yīng)的不同型鋼的用鋼量對(duì)比，提出在加固肋設(shè)計(jì)過(guò)程中加固肋型號(hào)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(duì)煙風(fēng)煤