高压空压机冷却管强度有限元分析鲁兑明孟文惠王刚21.驻武汉厂军事代室，湖北武汉430000；2.沈阳气体压缩机研究所，辽宁沈阳，25应用。
1引在石油化工以及军工等压缩机配套产品中，诸如加氢反应器超高压聚乙烯反应器氨合成塔以及各种高压脊路和压冷却管组等都承受较的压乃载荷，器壁应力大大捉岛，的。1个接近或超过材料的屈服强度，属于弹缩性力学范畴。本文分析的压冷却符组。除承受压载荷外。内外面还存在温差载荷，并产生很大的温差应力。由弹性力学可知冷却管的应力分析问可归为平面应变问，人奶3有限元分析软件可以很方便的完成4，高压空气压缩机冷却管的强度有限元分析。
2打限兀分析简介有限元分析是随济汁算机发展而迅速发展起来效的现代计算方法，有限儿法是付复杂微分方程成边界条件进行数值求解的种计算方法，是建立在微分方程的计算达式基础上，使用分段逼近的思想，使在局部区域内满足系统控制方程以进行求解中的发展和应用。，限元法作为数值解法的主要方法之，能够解决各种各样的固体力学问，如杆系板与壳包括薄板厚板筒壳任意壳体等和维与维固体等的静态动态热态稳定性弹性粘弹性问和大变形问等等。
经过40多年的发展，己使有限元方法形态相当丰富，理论相当完善。以现代力学为基础以计算机仿真为手段以优化为目的以有限元分析为核心的。人现代工程技术得到迅速发展，在新产品的研制过程中，它不仅降低产品的研制成本提高产品设计的可靠度，而且可以利用计算机仿真技术，运用物理模型和数学模型代替实际系统进行实验和研宄，在新产品的设计阶段就可以实现对其性能的预测，从而大幅度的缩短产品的开发周期。目前，高级的。人通用和专用的有限元分析软件有iASTI！Ai.ANSYS.MSC有限元分析软件的应用，给工程技术人员提供了很大的便利，在有限元计算中比较复杂的部分，如结构的离散化单元分析整体分析等，均可以利用有限元分析软件的操作平台，通过有限元建模施加载荷求解计兑结果分析等步骤完成问压缩机技术压缩机冷却管的强度计算为例，介绍应用人5进行有限元分析的方法和步骤。
3高压冷却管强度的打限元分析3.1问描述40站，3高压空气压缩机末级冷却器为管壳式结构，气走管程，水走壳程。冷却管选用30铜管，规格为杏164.5.冷却管内壁温度为130，冷却管外壁温度为8冷却管的设计，1力为401液强度试验乐力为60仙3村料的泊松比为0.286.村料的热导率为0.0294参考温度为20问是采用有限元分析方法分别从温度载荷工作载荷以及温度和工作载荷耦合等不同状态，对高压冷却管设计进行强度校核。
3.2有限元模型的建立高压冷却管有限元模型的建立需要完成以下主要内界设置工作目录指定作业名称和分析标高压冷却管的热应力分析1.3151.1；出；0也；定义形界面过滤参数，选择热力71成分析范畴的指记；取位前使用的同套单位制里的单位就可以；定义单元类型，选择实体8，1中的6节点角形维实体儿，即，135兀如1早16135.设定选项训出中儿如中以为平面问，1；定义材料的热传导系数民，1径3.5，并利用肘1进行网格划分，其中将单元总体M1边长设置为0.4.高压冷却管有限元模型1.
3.3稳态热分析完成了冷却管有限元建模后，按给定管道内外在有限元模型内面所有节点也上定义温度为130，在外面所有节点也上定义温度为80.完成了有限元模型温度边界条件的定义后，进行稳态热分析的求解。通过通用后处理器进行结果分析可以得到整个结构的温度场分布，管壁沿径向温度的变化曲线如3.4结构应力分析在进行结构应力分析时。首先将分析范由析有限元模型朽真35单元转化为，1；25设定1吧2单元，1化4选项中13为，1平面应变1然后定义材料的弹性模量20接着。将求自1得到的热分析作为第1载荷步存入文件301中；*后对当前载荷进厅求解。通过地用后处埋器，仙进丁纪汜分析似以到整个结构祚温设载荷作用下的应力分布，内外管壁温差应力分布云3，该显了冷却管截面上各点等效应力值61久0的分市情况冷却管沿抒向似差应力的变化曲线4，中横坐标冷却管沿径向从内壁到外壁的距离，单位为潘中纵坐标对应点的应力值，单位为肘，3又3733分别丧冷点的径向周4轴向。等效应力，结果，塍局加舰构缶荆测以，鼠灿邮心，分析冷却管在温差和气体内压作用下进行结构应力分析时，可通过两个载荷步实现温差和内压载荷的结构应力分析。3.4条已完成了第个载荷步的分析过程，现在，只要完成第2个载荷步的加载，即完成气体内压载荷的施加，*后对这两个载荷步进行求解，就可以得到冷却管在温差和气体内压共同作用下的结构应力分析结果。
首先，在管内径施加40添，的压力下货载荷，并将该载荷作为第2载荷步存入文件。502中；然后利用5，16尸他尸士进行多载荷的求解，LSMIN起始载荷步编号输入l，LSMAXzmpmmxzLSINCi长输入通过06以，通用后处理器进行结果分析，可得说1316对应的结果与34相同，以516口2对应的结果即为冷却管在温差和气体内压共同作用下的应力分布，内外管壁应力分布云5，沿径向应力的变化曲线6.
3.6冷却管只承受内压时的结构应力分析为了便于分析气体力温差载荷对冷却管的影响，下面列出冷却管仅承受气体力时应力分布，60篾，液压强度试验状态分析结果9和3.7计算结果分析从以上分析计算结果可以看出，在高压冷却管危险的工作载荷，从4和6可以看出，冷却管内的的高压气体在定压力范围内对冷却管是有利况中，上述冷却管的各种状态，只有温差和气体内压共同作用的状态，以及60腿，液压强度试验状态是独立存的。然而，在这两种不同状态中，前者高压冷却管在工作状态的应力就可以了。从6可以查出，在冷却管的内壁节点的等效应力3却管设计是安全的。
4结论目前各种通用和专用的有限元分析软件，以其独特的功能，给工程技术人员提供了友好的操作平台，有限单元法的整个分析过程，如结构的离散化单元分析整体分析等完全包含在分析软件中，操作者只要顺利完成分析问的建模加载等关键过程，就可以相对容易的求得自己需要的结果。在复杂结构的受力分析中，特别在结构的各种动态响应分析中，有限元分析软件的应用显得更为便捷。
5结论在所有满足压缩机设计要求和涡盘加工工艺要求的涡盘几何参数组合中，总有组涡盘几何参数能使涡盘上产生的摩檫损耗和泄漏损篇之和*小。
提出了基于涡盘上产生的摩擦损耗和泄漏损耗之和*小的涡盘几何参数的优化设计方法。
郁永章。容积式压缩机技术手册兄。北京机械工业出朱杰，屈宗长，等。涡旋压缩机涡旋盘的变形分析刃。压缩机技术，199829.
4刘兴旺。基圆渐，线型涡旋压缩机涡盘几何参数优化设计研宄兰州兰州理工大学，205.
程师。博士生，主要研宄方向气体压缩机械理论及应用，己发
