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多点约束(MPC)法与换热器整体有限元分析

曲晓锐  钱才富  
【摘要】:在管壳式换热器中,管板与法兰和壳体与管子间厚度差大,且大型换热器管子根数多。在对管壳式换热器进行有限元模拟时,如果全部采用实体单元建立整体模型,难度大,计算量大。而管壳式换热器壳体与管子为板壳结构,采用壳单元能大大减小建模工作量和对计算机硬件的要求。然而,实体单元与壳单元由于具有不同的自由度,两者不能直接连接。多点约束(MPC)法是在两种单元连接处建立约束方程,从而实现节点自由度耦合。对某固定管板式换热器,建立两个有限元分析模型,一是采用多点约束法,将壳单元和实体单元进行耦合,另一个是全部采用实体单元,并以管板及壳体中的应力强度为指标,对两个模型进行比较,结果发现,采用多点约束法对管壳式换热器进行整体模拟分析,既相对简单,又有足够的精度。

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