热力耦合作用下熔盐储罐的力学性能评估及加强筋布置方案研究

摘要

针对熔盐储罐在运行过程中因液位变化和温度波动导致的罐壁应力集中问题，开展热力耦合作用下的结构评估与优化研究。首先，基于有限体积-有限元耦合方法，建立熔盐储罐的热力学耦合模型，通过多物理场仿真分析不同液位工况下罐壁温度场、应力场及变形场的分布特性；其次，结合模拟结果识别关键失效风险区域；最后，提出针对性优化方案并验证其有效性。模拟结果表明：液位变化导致储罐温度呈现显著分层现象，罐壁最大温差达8℃;在热力耦合作用下，罐壁应力随液位的升高而增大，最大应力为105 MPa,且集中于第1、2层罐壁区域；拱顶部位因受热膨胀约束最小，变形最为显著，最大变形可达0.16 m,而罐壁其他区域需保持热变形自由状态以避免附加应力；通过局部布置加强筋优化结构设计后，危险点应力降幅达38%,有效改善了结构的力学性能。该研究可为熔盐储罐的设计优化与安全运行提供理论支撑。

关键词

熔盐储罐 / 热力耦合 / 热变形 / 加强筋布置

基金资助

国家重点研发计划资助项目(2024YFF0505802)