摘要：通过理论分析和ANSYS数值模拟对管内流体作用下π形管道的应力应变特性进行了研究，并从降低弯管应力应变出发对其进行了结构优化。研究表明：π形输流管在直管段应力应变较小，不易对管道造成损坏，但总位移较大应注意地面的约束；在弯管处应力应变较大，易使管道变形甚至损坏，是管道重点防护的主要部分；将弯管处设置为盲端三通管结构可以降低弯管处应力应变避免了管道损坏。
关键词：π形输流管；理论分析；ANSYS数值模拟；应力应变；结构优化
引言：π形管道是流体输送的常见管道结构，一般由几段弯管和直管组成[1~2]。除了受到管内流体的内压力和重力作用外，在各弯管处还会受到流体的冲击力。流体冲击作用较大时可使π形管道大幅变形并导致支撑结构破坏[3-4]。目前，对于单个弯管内部单相、多相流场的旋涡结构、流动特性以及受力特性已有较多研究[5~9]，但对π形管道这类复杂结构在流场作用下流固耦合的应力应变特性的研究相对较少。
1 模型的建立
1.1有限元模型的建立
图1为直角π形管道模型，外径D=711mm，壁厚=7.9mm，AB段长LAB=17m，BC段长LBC=14m，CD段长LCD=41m，DE段长LDE=6m，EF段长LEF=7.66m，各弯管段圆角半径r=1.05m。水流从管道F端流入，A端流出。
作者：李志威